JP2005184772A

JP2005184772A - 光ファイバセンサシステムおよび外力検知センサ

Info

Publication number: JP2005184772A
Application number: JP2004239915A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshikawa; 隆吉川; Yugo Shindo; 雄吾新藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2005-07-07
Also published as: CN1612174A

Abstract

【課題】光ファイバセンサを用い、監視エリアが広範囲にわたっても人物の検知が容易に出来る人物検知システムを提供する。
【解決手段】シート表面に光ファイバを固定した人物検知センサを監視エリアに設置する。光源から入力された基準信号光は光ファイバを伝送し、伝送光として演算装置に出力されパワーが検出される。監視エリアの床面上に人物がいると人物検知センサ変形をすると共に光ファイバに曲がりが発生する。その結果、伝送光のパワーが変動し、人物の有無を検知することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は光ファイバを用いたセンサシステムに関するものであり、例えば監視エリアにおいて人物等の侵入を検知するセンサシステムに関するものである。

一般家庭や企業向けのセキュリティシステムとして広く使用されているのが、部屋や建物の入口に人物を検知出来るセンサを設けるシステムである。図２５はこのシステムの構成図を示したものである。２５ａは人物を検知するセンサ部であり、圧電センサがマット内に埋め込まれた体重検知センサや、赤外線センサがこれに該当する。２５ｂはセンサ部２５ａからの信号を受信する監視制御装置、２５ｃは警備会社や建物の所有者が有している端末であり、監視制御装置２５ｂとネットワークで接続されている。

上記システムでは、センサ部２５ａが人物を検知すると、その検知信号が監視制御装置２５ｂへ送信される。監視制御装置２５ｂではなんらかの手段によって検知された人物が正規の立ち入り許可を得ている人物かどうか判別をする。その人物が不法侵入者と判定されると、警備会社や建物の所有者が有している端末２５ｃへ監視装置２５ｂから不法侵入者がいる旨の情報が送信される。そして、その情報を基に警備員が駆けつけたり、警察に連絡をしたりする。このようなセンサシステムの一例として、特開２００２−３２９２７７号公報が挙げられる。

特開２００２−３２９２７７号公報

しかしながら、セキュリティシステムにおいて、上記のシステムで使用されている監視センサを利用した場合、次のような課題がある。まず、センサの設置位置は部屋や建物の入口が前提となっており、部屋や建物の内部全体をくまなく監視することは難しいという点である。例えば赤外線センサの場合、熱によって人物を感知するセンサのため、室内に暖房器具等の人物とは別の発熱体があると、熱を感知してもそれが人物であるか区別することが難しく正確な検知ができなくなってしまう。

超音波センサを用いた場合においても、室内に例えば本棚や机等の障害物があると、その影となった部分は検知できなくなってしまい、これを防ぐには影となる箇所が生じないよう室内の複数の箇所に超音波センサを設ける必要があり、効率の悪いシステムとなってしまう。また、マット状の体重検出装置を床全体に設置した場合でも、人物を検知するにはマット内の圧電センサの間隔を人の歩幅程度になるよう密に配置する必要があり、圧電センサの数が非常に多い、高価なシステムになってしまうという課題がある。そして、この課題は監視対象となるエリアが広くなるほど顕著になる。また、センサ情報を一元的に管理するためには情報伝送用のセンサ専用の通信線等を這わす等の工事が必要であった。さらには、遠隔でモニタを行う際、電気信号をインターネットのプロトコルに変換して伝送する等の工夫が必要であった。このように、従来から使用されてきたセキュリティシステムは高価であるため、コストパフォーマンスの高いシステムが求められている。

上記課題を解決するために本発明は、基準信号光を出力する光源と、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
センサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が光源に、他端が演算装置に接続された光ファイバとを備え、演算装置は、光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備えた光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバがシートに蛇行配設されている光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサは、弾性体からなるシートと、シートに内蔵され、シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備える光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサは不織布を積層したシートと、シートに挟持され、シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備える光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、シートは網目状である光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバは２芯線又は２素線であり、一端で隣接する光ファイバ同士が融着接続され、他端の一方の光ファイバは光源に、他方の光ファイバは演算装置へ接続された光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、シート内に光ファイバと密着するよう配置されたバイメタルを備える光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は、基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、センサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、光サーキュレータは、光源から出力された基準信号光を光ファイバに伝送し、光ファイバからの信号光を演算装置へ伝送するように、光源及び光ファイバの他端及び演算装置と接続され、演算装置は、光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備えた光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は、基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、センサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が自由端である光ファイバとを備え、光サーキュレータは、光源から出力された基準信号光を光ファイバに伝送し、光ファイバからの信号光を演算装置へ伝送するように、光源及び光ファイバの他端及び演算装置と接続され、演算装置は、光ファイバより反射又は散乱された信号光のパワーを算出する手段と、信号光から光ファイバにおける外力が加えられた位置を算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備えた光ファイバセンサシステムを。

また本発明は上記解決手段において、光源に接続され入力した信号光をあらかじめ定めた所定の分岐比で分岐出力する分岐装置と、複数のセンサと、センサと同数の演算装置とを備え、センサが備えた光ファイバの一端は分岐装置にそれぞれ接続され、他端は演算装置にそれぞれ接続された光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光源に接続された分岐装置と、複数のセンサと、演算装置に接続された結合装置と、分岐装置及び結合装置及び演算装置に接続された同期回路とを備え、分岐装置は光ファイバのそれぞれの一端と接続され、光源から入力した基準信号光を光ファイバのいずれかに順次出力するための切り替え手段を有する光スイッチを備え、結合回路は複数の光ファイバのそれぞれの他端と接続され、光ファイバのいずれかから順次出力される信号光を演算装置へ出力するための切り替え手段を有する光スイッチを備え、同期回路は分岐装置の光スイッチと結合装置の光スイッチとが同期して動くための同期信号を出力する手段と、必要に応じて出力した同期信号の情報を演算装置へ送信する手段を備え、演算装置は入手した同期信号の情報に基づき、センサそれぞれの外力の有無を判定する手段を備えた光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバにはシングルモード光ファイバが使用され、光源から出力される基準信号光の波長は１．５５μｍ以上である光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、光源に単波長用接続端が接続されセンサに多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、センサに多波長用接続端が接続され演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部が第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されている光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、光源に単波長用接続端が接続され分岐装置に多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、センサの一に多波長用接続端が接続され演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部がそれぞれ第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されている光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、光源に単波長用接続端が接続され分岐装置に多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、結合装置に多波長用接続端が接続され演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部がそれぞれ第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されている光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は、多波長基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、第１及び第２の合分波器と、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、センサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、光サーキュレータは、光源から出力された多波長基準信号光を第１の合分波器に伝送し、第１の合分波器からの多波長信号光を演算装置へ伝送するように、光源及び第１の合分波器及び演算装置と接続され、第１の合分波器は、信号光の全波長が入出力する第1の多波長用接続端が第２の合分波器と、所定波長のみが入出力する単波長用接続端が通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の端部と、所定以外の波長が入出力する第２の多波長用接続端がサーキュレータと接続され、第２の合分波器は、多波長用接続端が第１の合分波器と、単波長用接続端が通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の端部と、残りの単波長用接続端がセンサ部の光ファイバの他端と接続され、演算装置は、光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無をする手段とを備え、光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有された光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は、基準信号光を出力する光源と、パルス発生器と、光サーキュレータと、第１及び第２の合分波器と、光カプラと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備え、経路の一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有される光ファイバセンサシステムであって、パルス発生器は、光源から出力された基準信号光をパルス化し、パルス信号光として出力する手段を備え、光サーキュレータは、パルス発生器から出力されたパルス信号光を第１の合分波器に伝送し、第１の合分波器からの信号光を演算装置へ伝送するように、パルス発生器及び第１の合分波器及び演算装置と接続され、センサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、光カプラは第１乃至第３の接続端を有し、第１の接続端は第１の分合波器と、第２の接続端は第１のセンサ部の光ファイバの他端と、第３の接続端は第２の合分波器と接続され、さらに第１の接続端から入力された信号光はあらかじめ定めた所定の分岐比で第２及び第３の接続端に出力し、第２及び第３の接続端から入力された信号光は合波して第１の接続端から出力し、第１の合分波器は、単波長用接続端が光カプラと、残りの単波長用接続端が通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部の一端と、多波長用接続端が光カプラの第１の接続端と接続され、第２の合分波器は、多波長用接続端が光カプラの第２の接続端と、単波長用接続端が第２のセンサ部の光ファイバの他端と、残りの単波長用接続端が通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部の他端と接続され、演算装置は、光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有されることを特徴とする光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は、複数の周波数からなる基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、合分波器と、ＦＢＧセンサと、演算装置とを備え、ＦＢＧセンサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有される光ファイバセンサシステムであって、光サーキュレータは、光源から出力された基準信号光を合分波器に伝送し、合分波器からの信号光を演算装置へ伝送するように、光源及び合分波器及び演算装置と接続され、ＦＢＧセンサは、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形するＦＢＧ素子を備え、ＦＢＧ素子は一端は合分波器と、他端は通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の接続端と接続され、さらに一端から入力した基準信号光のうち所定の周波数の信号光に対しては外力に応じた光ファイバの変形に基づき周波数変動した反射光を一端に出力し、それ以外の周波数の信号光に対しては通過させ、他端から入力した信号光は無条件に通過させる手段を備え、合分波器は、信号光の全波長が入出力する第1の多波長用接続端がサーキュレータと接続され、所定波長のみが入出力する単波長用接続端が通信回線の途中経路を分断して設けられた他方の端部と接続され、所定以外の波長が入出力する第２の多波長用接続端がＦＢＧセンサと接続され、演算装置は、ＦＢＧ素子より出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、パワーとパワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有されることを特徴とする光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバは光ファイバ同士の交差部が設けられ、交差部のファイバ同士は外力が加わった際に圧着するようシートへ配設された光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、センサは、光ファイバと交差し、外力が加わった際に光ファイバと圧着するようシートに配設されたワイヤを備える光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、少なくとも片面に凹凸部を有する下面板及び上面板を備え、凹凸部を有する面は互いに対面していると共に、一方の面の凹部と凸部とが他方の面の凸部と凹部とに対応するよう配置され、センサが下面板と上面板に挟持される光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、面板又は上面板の一方のみ凹凸部を有する光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバより出力された信号光を電気信号へ変換し無線信号として送信する無線送信部と、演算装置に接続され、無線送信部からの無線信号を受信し、演算装置へ出力する無線受信部とを備えた光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、光ファイバにはシングルモード光ファイバが使用され、光源から出力される基準信号光の波長は１．５５μｍ以上であり、通信回路から入出力される信号光の波長は１．４μｍ以下である光ファイバセンサシステムを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備え、光ファイバは２芯線又は２素線であり、一端で隣接する光ファイバ同士が融着あるいはコネクタ接続される外力検知センサを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバと、光ファイバと交差し、外力が加わった際に光ファイバと接触するようシートに配設されたワイヤとを備える外力検知センサを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、略平面状のシートと、シートに固定され、シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備え、さらに、少なくとも片面に凹凸部を有する下面板及び上面板を備え、凹凸部を有する面は互いに対面していると共に、一方の面の凹部と凸部とが他方の面の凸部と凹部とに対応するよう配置され、シートが下面板と上面板に挟持される外力検知センサを提供するものである。

また本発明は上記解決手段において、シート内に光ファイバと密着するよう配置されたバイメタルを備える光ファイバセンサを提供するものである。

実施例１によれば、光ファイバを用いた人物検知センサを監視エリアの床面内、あるいは床面上に設置したので、監視エリアにおける人物の有無を判定することが出来ると共に、その人物が大人か子供であるかを判定することが出来る。また、これまであった赤外線センサとは異なり、人の抜重等の変化も捉える事が出来るので、広いエリアにわたって人の挙動（生存）等も捉える事ができる。さらに、これまでの電気センサとは異なり、雨ざらしの屋外等に常時設置したままで用いる事が可能である。

実施例２によれば、人物検知センサの光ファイバに２芯線又は２素線の光ファイバを用いるため、床面上の入力に対して光ファイバに発生する曲がりの量は１芯線光ファイバの倍になり、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。これによって、同じ性能を得るために入力光のパワーを抑える事が可能となり、低消費電力化が実現できる。また製造の際には最初に２本の線を内在させたシートを作り、後から接続部を加工すれば良いので量産性を上げることも可能である。

実施例３によれば、人物検知センサの光ファイバの末端にミラーを設けたので、光ファイバ１本で内部を伝送する信号光の往路と復路を兼用することが出来ると共に、往路と復路で信号光のパワーの低下が発生するため感度が向上し、微少な入力に対しても検知することが出来る。これにより、ファイバ２芯の場合と同じ性能が得られると共に、断線等の故障の確率を下げることが出来る。

実施例４によれば、光ファイバは網目状のシートに配置されているため、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、網目状の部分の光ファイバにおいて局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため感度が向上し、微少な入力に対しても検知することが出来る。また、網目状のシートに柔軟性の高いものを用いても光ファイバセンサは機能するため、持ち運びが容易なロール状にすることが出来る。さらには網目状の所にファイバを這わせるので、位置依存性がない均一な特性が得やすい。

実施例５によれば、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、光ファイバがワイヤと交差し接触する部分において局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。またワイヤを使うことで既存設備で使っている電気ワイヤや、インテリヤ用のロープ等を利用した構成とする事が可能となる。

実施例６によれば、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、光ファイバ同士が互いに交差し接触する部分において局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。また縦横に編み込んで碁盤目状に配線してライン管理をすることによって、クロスした情報より応力がかかっている位置情報が得ることが出来る。

実施例７によれば、床面上から入力があると、入力点付近の広範囲の光ファイバに局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上し微少な入力に対して検知することが出来ると共に、入力点が光ファイバの直上でなくても感知することが出来る。

実施例８によれば、人物検知センサの光ファイバで得られた出力情報を無線にて伝送し、その後に侵入者の有無を検知するための演算を行うため、配線困難な場所にも人物検知のシステムを構築することが出来る。例えば、室内と屋外のような後から壁をくりぬく工事が困難なところで電波により室内と室外との通信を行う場合等に効果がある。

実施例９によれば、人物の有無の検知と共に、監視対象エリアが広い場合であっても、人物検知センサを複数配置することなく、人物がどの位置にいるかを正確に判別することが出来る。また、複数のセンサを接続するための高価なコネクタやケーブルを減らすことが出来る。

実施例１０によれば、例えば監視対象エリアが異なる建物の複数の階に広く跨る場合でも、１つの光源のみで人物の有無の検知が出来ると共に、そのエリアがどこであるかを判別することが出来る。また、光ファイバの断線が生じた場合でも、その位置がどこであるか容易に判定できる。

実施例１１によれば、例えば監視対象エリアが異なる建物の複数の階に広く跨る場合でも、１つの光源のみで人物の有無の検知とそのエリアがどこであるかを判別することが出来ると共に、Ｏ／Ｅ変換器及び演算装置については１台で済み、安価なシステムを構築することが出来る。また、スイッチの切り替えにより、監視対象を限定することも出来るので消費電力を低く抑える事が可能となる。

実施例１２によれば、光電気変換器及び合分波器をセンサの光ファイバの経路上に設けたので、本来はセンサ用であった光ファイバについて、互いの信号光に全く影響を及ぼすことなく、通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。例えば、既存の光ファイバ通信路に光ファイバセンサを接続することで、通信を行っていた地点の間で何が起きているのか（人が線に乗っているか、物が置かれている、あるいは温度や気象の状態に至るまで）をどこからでもセンシングする事が可能となる。それによって、例えばこの辺では地盤の動きが激しそうだからケーブルの補強工事が必要等の見極めを行うことも出来る。さらには、通信回線上の情報とセンシングデータを一個所で同時に入手することができ、センサ信号を用いた制御なども可能となる。例えば人がセンサシートを踏んだら電気がつき、テレビの前のセンサシートを踏めば動画が伝送されるようなシステムも既存の光通信回線を用いて可能となる。

実施例１３によれば、複数の人物検知センサを備えたセンサシステムにおいても、センサ用の光ファイバについて、通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。例えば、それぞれのセンサを互いに離れた複数の場所に設置し、それぞれのセンサにおいて人物を検知したらカメラが作動し、その画像情報を既存の通信回線で伝送するとか、人物を検知すると説明動画が配信されるとかのサービスを提供できるようになる。この場合、アパート、マンション、病院や共同施設、スーパー、デパートといった人が多く集う場所に使う事が有効である。

実施例１４によれば、複数の人物検知センサを備えたセンサシステムにおいても、センサ用の光ファイバについて、通信用回線等の他の用途と共有することが出来ると共に、通信用の信号光についてパワーが低下することなく伝送することが出来る。また、選択した監視対象のみを選択した時のみセンシングする事が出来るので、消費電力を低く抑えることが可能である。なかでも、いろいろな所を定期的に周回監視し、一つの所にデータを集めるようなシステムに向いている。

実施例１５によれば、光ファイバ１本で内部を伝送する信号光の往路と復路を兼用し、感度を向上させたセンサシートを複数配置した場合において、光源及び演算装置と各センサシートを結ぶ光ファイバについて、通信用回線等の他の用途と共用することが出来る。つまり光ファイバ１本を這わせるだけで複数箇所のモニタリングが可能となり、非常に多くの箇所を監視しようとした際、光ファイバを多数本張り巡らさなくても、一筆書きの敷設が可能となり工事が容易となる。しかも敷設された１本の長距離光ファイバケーブルに多数のセンサを取り付ける事が可能なので、既に設置されている光ファイバ網を有効活用することが出来る。

実施例１６によれば、人物検知センサにパルス光を用いた時分割多重方式の光ファイバセンサシステムにおいて、光源及び演算装置と各センサシートを結ぶ光ファイバやセンサシート間に配置されている遅延ファイバについて、通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。また、各センサにおいて合分波器を使う必要がないため、安価なシステムの構成が可能となる。また、合分波で割り当てられる帯域制限がないため、より大きな多重化システムを安価で組むことが可能となる。さらに、温度変化が激しい環境などでは波長の安定性が問題になることがあるが、比較的温度変化の大きな所でも使用が可能である。

実施例１７によれば、人物検知センサの光ファイバにＦＢＧ素子を用いた光ファイバセンサシステムにおいて、各センサ間を結ぶ光ファイバだけでなくＦＢＧ素子についても通信用回線等の他の用途と共用することが出来る。なお、ＦＢＧセンサを用いた構成とすることにより、センサとして使用する波長の自由度が拡がるため、例えば通信で用いている波長帯とセンシングの波長帯がバッティングしているような場合でも、容易にＦＢＧセンサとして使用する波長帯を、通信で用いている波長帯域から外すことが可能となる。

光ファイバセンサは、圧電子を用いたセンサとくらべるとセンサ部分に電源を必要としないシンプルな構成であり、また光伝送が低損失であるとともに、１本の光ファイバの中に複数の信号を送信することが出来るため、他点計測に対して非常に有効である。

本発明におけるセンサシステムの実施例１を図１により説明する。１ａは同一周波数の連続光である基準信号光を出力する光源である。１ｂは人物の有無を検知する人物検知センサであり、シート１ｄの上面に光ファイバ１ｃが配置され接着剤等で固定されている。この時の光ファイバ１ｃの配置間隔は人間の足の大きさ程度以下となっている。シート１ｄには剛性を持たない平面のシート状の材質が使用されており、外力に対して容易に変形をすると共に、光ファイバ１ｃもシート１ｄに追従して変形する。この人物検知センサ１ｂは監視エリアである部屋や建物の床面内に設置されるが、床面には弾性部材が使用され、床面上の入力が人物検知センサ１ｂに伝わるようになっている。また、床面に硬い材質を使用する必要がある場合には、タイルフローリング等で床面が複数の面で分割されるようにし、その下に人物検知センサ１ｂを配置して床面上の入力が伝わるようにする。なお、人物検知センサ１ｂの配置場所は床面内に限定されるものではなく、床面上に設置しても構わない。また、水に晒される屋外や浴室等に置くことも可能である。

光ファイバ１ｃは一端は光源１ａに、他端は入力した信号光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１ｅに接続されており、光源１ａから出力された基準信号光は光ファイバ１ｃを伝送してＯ／Ｅ変換器１ｅに入力する。１ｆは演算装置であり、Ｏ／Ｅ変換器１ｅから出力された電気信号を基に光ファイバ１ｃを伝搬した信号光のパワーを算出し、人物の有無を検出する。１ｇは警報装置であり、演算装置１ｆで検出された結果により外部に人物の有無を報知する。１ｈ通信装置であり、演算装置１ｆで検出された結果をネットワークにより外部に伝送する。なお、光ファイバにはレーザ光の波長が１．３μｍ以上で伝搬モードがシングルモードとなるシングルモード光ファイバを使用するのが好ましい。また、連続光の波長を１．５５μｍ以上とすることで、センサの感度は向上する。

次に動作について説明する。光源１ａから出力された基準信号光は光ファイバ１ｃを伝送し（以下、伝送光と呼ぶ）、Ｏ／Ｅ変換器１ｅに入力する。この時に人物の体重等によって床面上から入力があると、その力によってシート１ｄが微少ながら変形をし、光ファイバ１ｃに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器１ｅに入力する伝送光のパワーは低下することとなる。Ｏ／Ｅ変換器１ｅでは入力された伝送光が電気信号へ変換され、演算装置１ｆへ出力される。次いで演算装置１ｆでは伝送光のパワーが算出され、これを基に人物の有無が判定される。

図２は演算装置１ｆで人物の有無の判定を行う際の、時間とＯ／Ｅ変換器１ｅからの出力の関係を示したものである。ここで２ａは人物の有無を判定するための第１の判定レベル、２ｂは人物が判定された場合にそれが大人か子供かを判定するための第２の判定レベルである。２ｃ、２ｄ、２ｅはＯ／Ｅ変換器１ｅからの出力例を示したものである。実際には出力レベルは同じであるが、本図では説明のためにレベルに差を設けている。

まず、２ｃの場合は第１の判定レベル２ａよりも大きい出力なので、人物は無しと判定される。次に２ｄの場合は、時間ｔ２までは第１の判定レベル２ａよりも大きい出力なので人物は無しと判断される。そして、時間ｔ２以降は出力が第１の判定レベル２ａを下回っているので、人物を検知したと判定される。ただし、第２の判定レベル２ｂよりは大きい出力なので、その人物は子供と判定される。次いで２ｅの場合は、時間ｔ１までは２ｄと同じく人物無しと判定されるが、時間ｔ１以降第１の判定レベル２ａを下回ったので、その時点で人物を検知したことになる。そして、さらに第２の判定レベル２ｂも下回っているので、人物は大人と判定される。なお、図２の各出力の波形には全く揺らぎが生じていないが、実際の出力ではＯ／Ｅ変換器１ｅでの出力誤差や、シート１ｄ上を人物が移動した場合の伝送光のパワーの変動などによって揺らぎが発生する。そして、この揺らぎの信号を用いて静態か動態を判別することも出来る。

演算装置１ｆで人物の有無が判定され、侵入者ありと判定されると警報装置１ｇと通信装置１ｈに侵入者ありの情報が出力される。そして警報装置１ｇでは侵入者がいることを色彩や音によって外部に報知する。また通信装置１ｈではネットワークなどの回線を通じ、警備会社や所有者に侵入者がいることが伝送される。

ところで、監視エリアに外部から荷物が運び込まれた場合には荷物の重さによって光ファイバ１ｃに曲がりが発生し、人物が監視エリア内にいなくても伝送光の出力レベルは低下し、あたかも人物が検知されたかのようになってしまう。したがって人物検知センサを稼動させる場合には、人物を検知していないときのＯ／Ｅ変換器１ｅからの出力に対し、判定レベルが所定の値だけ相対的に差が生じるように初期設定が行われる。

以上のように本実施例によれば、光ファイバを用いた人物検知センサを監視エリアの床面内、あるいは床面上に設置したので、監視エリアにおける人物の有無を判定することが出来ると共に、その人物が大人か子供であるかを判定することが出来る。なお、本実施例では判定レベルは人物を対象として設定されているが、この値を適宜設定することにより、人物だけでなく他の物体、例えば台車や車両などの移動体についても検知をすることが出来る。また、演算装置において伝送光のパワーの低下量から物体の質量を算出し、その値を報知することも可能である。

なお、人物検知センサは他のセンサ、例えば火災検知センサとしても併用することが出来る。図３はこの時のセンサを示したものであり、実施例１の人物検知センサ１ｂにおいて、バイメタル３が部分的に光ファイバ１ｃと密着するようにセンサシート１ｄに配置されている。バイメタルとは通常２種類の熱膨張係数の異なった合金を接続し、板状に圧延したものであり、一様な温度変化を受ければ一様に曲率を変えるため、温度変化をバイメタルの変位にダイレクトに変換することが出来る。したがって、火災が発生した場合には熱によりバイメタル２が変形を始め、これに密着した光ファイバ１ｃも変形をし、その結果、伝送光の出力レベルも低下する。ここで、出力レベルの低下量は人物の場合には通常値からいきなり判定レベルを下回るが、火災の場合にはバイメタルは徐々に変形をするため、出力レベルも徐々に低下することとなる。これにより出力レベルの低下が人物によるものか、火災によるものかの判定を行うことが出来る。

次に、人物検知センサにおいて、シートに光ファイバを固定する手順について図４より説明する。４ａはシート、４ｂはシート４ａ上に配置された光ファイバ、４ｃは光ファイバ４ｂの位置決め用のピン、４ｄはシート４ａを載せる台座で、ピン４ｃを任意の位置で固定出来るようになっている。図のようにピン４ｃを利用して光ファイバ４ｂの位置決めが完了すると、接着剤によって光ファイバ４ｂはシート４ａに固定される。そして接着剤の硬化後にピン４ｃが台座４ｄから抜かれ、シートへの光ファイバの固定が完了する。なお、この光ファイバの固定手順は、光ファイバのシートへの固定方法について後述する他の形態の人物検知センサにおいても適用可能である。

次いで、上記で述べた光ファイバ固定方法の他の形態について説明する。図５はシート材に弾性部材を用いた場合を示している。５ａはシートであり、外力に対して容易に変形をすると共に復元性を有するゴム等の弾性部材が用いられている。５ｂは光ファイバであり、シート５ａの中に埋め込まれている。

図６はシートに不織布を用いた場合の断面を示したものである。６ａは圧着された繊維、６ｂは光ファイバであり、特定の方向に幅広く何重にも重ねられた繊維の間に光ファイバ６ｂが配置され、圧着固定されている。

また、図示はしていないがシートへの光ファイバの固定に熱収縮シートを用いてもよい。この場合は剛性を持たないシート上に光ファイバ配置し、その後、熱収縮シートで光ファイバを覆うように固定する。

次に実施例２について図７より説明する。光源７ａ、Ｏ／Ｅ変換器７ｈ、演算装置７ｉは実施例１と同様の機能を有している。７ｂは人物検知センサであり、実施例１と同様にシート７ｃ上に光ファイバを接着固定したものである。使用されている光ファイバは１芯線光ファイバを２本束ねた２芯線光ファイバ７ｄである。そして２芯線光ファイバ７ｄの一方の光ファイバ７ｅの一端は光源７ａと接続されており、他方の光ファイバ７ｆの一端はＯ／Ｅ変換器７ｈに接続されている。また、光ファイバ７ｅと光ファイバ７ｆのそれぞれの他端は融着接続部７ｇで互いに接続されている。

次いで動作について説明する。光源７ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ７ｅ、融着接続部７ｇ、光ファイバ７ｆを伝送しＯ／Ｅ変換器７ｈへ入力する。そして実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じて人物検知センサ７ｂが微少ながら変形をし、同時に光ファイバ７ｅ及び光ファイバ７ｆに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器７hには出力レベルが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置７ｉで人物の有無が判定される。

ここで、例えば床面上のある１地点で人物が検知される場合について考えてみると、実施例１では光ファイバに発生する曲がりは１個所となる。しかし本実施例では曲がりは伝送光の往路である光ファイバ７ｅと復路である光ファイバ７ｆの２個所に発生をするため、Ｏ／Ｅ変換器７ｇに入力する伝送光のパワーは実施例１に対し２倍低下したものとなる。つまり実施例１と比べると床面上の入力に対する伝送光のパワーの低下値は２倍となり、センサの感度が２倍に向上することとなる。

以上のように本実施例によれば、人物検知センサの光ファイバに２芯線又は２素線の光ファイバを用いるため、床面上の入力に対して光ファイバに発生する曲がりの量は１芯線光ファイバの倍になり、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。

なお、本実施例において人物検知センサは実施例１と同様にシート状に光ファイバを接着固定する形態で説明しているが、既に説明した他の形態を使用しても同様の効果を得ることが出来る。また、光ファイバとして芯線ではなく素線を２本束ねたものを使用しても同様の効果を得ることが出来る。また、接続方法は融着に限ったものではなく、コネクタ接続などの他の接続方法でもよい。

次に実施例３について図８により説明する。光源８ａ、Ｏ／Ｅ変換器８ｂ、演算装置８ｃは実施例１と同様の機能を有している。８ｄは光サーキュレータであり、光ファイバ８ｅにより光源部８ａと、光ファイバ８ｆによりＯ／Ｅ変換器８ｂと接続されている。８ｇは人物検知センサであり、実施例１と同様にシート８ｂ上に光ファイバ８ｉを接着固定したものである。この光ファイバ８ｉの一端は光サーキュレータ８ｄと接続されており、他端は入力光を全反射するミラー８ｊに接続されている。

次いで動作について説明する。光源８ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ８ｅ、光サーキュレータ８ｄ、光ファイバ８ｉを伝送しミラー８ｊへ入力する。ミラー８ｊでは入力した光は全て反射されるので、伝送光は光ファイバ８ｉ、光サーキュレータ８ｄ、光ファイバ８ｆを伝送し、Ｏ／Ｅ変換器８ｂに入力する。この時、実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じて人物検知センサ８ｇが微少ながら変形をし、同時に光ファイバ８ｉに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器８ｂには出力レベルが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置８ｃで人物の有無が判定される。

ここで、例えば床面上のある１地点で人物が検知される場合について考えてみると、実施例１と同様に光ファイバに発生する曲がりは１個所となる。しかし本実施例では伝送光はミラー８ｊに向かって伝搬する往路とミラー８ｊから伝搬する復路とで、曲がりが発生している箇所を２回通過することになるので、Ｏ／Ｅ変換器８ｂに入力する伝送光のパワーは実施例１に対し２倍低下したものとなる。つまり実施例１と比べると床面上の入力に対する伝送光のパワーの低下値は２倍となり、センサの感度が２倍に向上することとなる。

以上のように本実施例によれば、人物検知センサの光ファイバの末端にミラーを設けたので、光ファイバ１本で内部を伝送する信号光の往路と復路を兼用することが出来ると共に、往路と復路で信号光のパワーの低下が発生するため感度が向上し、微少な入力に対しても検知することが出来る。

次に実施例４について図９より説明する。光源９ａ、Ｏ／Ｅ変換器９ｅ、演算装置９ｆは実施例１と同様の機能を有している。９ｂは人物検知センサであり、網目状のシート９ｃに光ファイバ９ｄが埋め込まれている。

次いで動作について説明する。光源９ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ９ｄを伝送しＯ／Ｅ変換器９ｅへ入力する。そして実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じてシート９ｃが微少ながら変形をし、同時に光ファイバ９ｄに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器９ｅにはパワーが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置９ｆで人物の有無が判定される。

ここで、光ファイバ９ｄに曲がりが発生した際には、シート９ｃが網目状となっているため、光ファイバ９ｄにはシート９ｃが変形したときに発生する曲がりに加え、局所的な曲げによる曲げ損失が発生する。そのためＯ／Ｅ変換器９ｅに入力する伝送光のパワーのレベルは局所的な曲げ損失が加わることにより、実施例１よりも低下し、センサの感度が向上することとなる。

以上のように本実施例によれば、光ファイバは網目状のシートに配置されているため、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、網目状の部分の光ファイバについては局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため感度が向上し、微少な入力に対しても検知することが出来る。

次に実施例５について図１０より説明する。光源１０ａ、Ｏ／Ｅ変換器１０ｅ、演算装置１０ｆは実施例１と同様の機能を有している。１０ｂは人物検知センサであり、シート１０ｃに光ファイバ１０ｄとワイヤ１０ｅが埋め込まれている。ここでワイヤ１０ｅは光ファイバ１０ｃと交差する点が多くなるように配置されている。また、シート１０ｃはゴム等の弾性部材からなるものであり、ワイヤ１０ｅは光ファイバ１０ｃと同等以上の剛性を持つ金属製のものの他、ビニール線、ロープなどの線材が用いられる。

次いで動作について説明する。光源１０ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ１０ｄを伝送しＯ／Ｅ変換器１０ｅへ入力する。そして実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じてシート１０ｃが微少ながら変形をし、同時に光ファイバ１０ｄに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器１０ｅにはパワーが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置１０ｆで人物の有無が判定される。

ここで、光ファイバ１０ｄに曲がりが発生した際にワイヤ１０ｅと交差する点においては、光ファイバ１０ｄ局所的な曲げによる曲げ損失が発生する。そのためＯ／Ｅ変換器１０ｅに入力する伝送光のパワーのレベルは局所的な曲げ損失が加わることにより、実施例１よりも低下し、センサの感度が向上することとなる。なお、図１０において光ファイバ１０ｄとワイヤ１０ｅは予め接触するように配置されているが、光ファイバ１０ｄに曲がりが発生した際に局所的な曲げ損失が発生する間隔であれば接触していなくても構わない。また、本実施例において人物検知センサは実施例１と同様にセンサシート状に光ファイバを接着固定する形態で説明しているが、既に説明した他の形態を使用しても同様の効果を得ることが出来る。

以上のように本実施例によれば、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、光ファイバがワイヤと交差し接触する部分においては局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。

次に実施例６について図１１により説明する。光源１１ａ、Ｏ／Ｅ変換器１１ｅ、演算装置１１ｆについては実施例１と同様の構成である。１１ｂは人物検知センサであり、光ファイバ１１ｃがシート１１ｄ内において互いに交差するように配置されている。シート１１ｄにはゴム等の弾性部材が使用される。

次に動作について説明する。光源１１ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ１１ｃを伝送しＯ／Ｅ変換器１１ｅへ入力する。そして実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じてシート１１ｄが変形をし、同時に光ファイバ１１ｃに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器１１ｅにはパワーが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置１１ｆで人物の有無が判定される。

ここで、光ファイバ１１ｃに曲がりが発生した際に、光ファイバ１１ｃ同士が互いに交差する点においては、光ファイバ１１ｃ同士が接触して発生する局所的な曲げによる曲げ損失が発生する。そのためＯ／Ｅ変換器１１ｅに入力する伝送光のパワーのレベルは局所的な曲げ損失が加わることにより、実施例１よりも低下し、センサの感度が向上することとなる。なお、図１１において光ファイバ１１ｃは予め互いに接触するように配置されているが、光ファイバ１１ｃに曲がりが発生した際に局所的な曲げ損失が発生する間隔であれば接触していなくても構わない。

以上のように本実施例によれば、床面上から入力があると、光ファイバの曲げによる出力の低下に加え、光ファイバ同士が互いに交差し接触する部分においては局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上すると共に、微少な入力に対しても検知することが出来る。

次に実施例７について図１２により説明する。光源１２ａ、Ｏ／Ｅ変換器１２ｆ、演算装置１２ｇは実施例１と同様の機能を有している。１２ｂは人物検知センサであり、監視エリアである部屋や建物の床面内に設置されるにあたり、上面板１２ｄと下面板１２ｅに挟持されている。上面板１２ｄは下面に凹凸部を有したものであり、下面板は上面に凹凸部を有したものである。そして上面板の凹部と凸部とが下面板の凸部と凹部とにそれぞれ対応するよう配置されている。

次いで動作について説明する。光源１２ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ１２ｃを伝送しＯ／Ｅ変換器１２ｆへ入力する。そして、床面上から入力があるとその力に応じて人物検知センサ１２ｂは上面板１２ｄと下面板１２ｅとに挟持され、同時に光ファイバ１２ｃに局所的な曲げ損失が発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器１２ｆにはパワーが低下した伝送光が入力する。そして以下、実施例１と同様に演算装置１２ｇで人物の有無が判定される。

なお、床面上から入力がある際に、それがどの位置からであっても上面板１２ｄを介して人物検知センサ１２ｂにその入力が伝わるため、光ファイバ１２ｃは密に配置されていなくても構わない。また、床面上のある一地点にのみ入力があった場合でも、光ファイバ１２ｃには広範囲で曲がりが発生するため、Ｏ／Ｅ変換器１２ｆに入力する伝送光のパワーのレベルは実施例１よりも低下し、センサの感度が向上することとなる。

以上のように本実施例によれば、床面上から入力があると、入力点付近の広範囲の光ファイバに局所的な曲げによる曲げ損失が発生するため、感度が向上し微少な入力に対して検知することが出来ると共に、入力点が光ファイバの直上でなくても感知出来る。

なお、本実施例では上面板と下面板それぞれが凹凸部を有しているが、どちらか一方の板のみが凸部を有し、他方の板は平面とした場合でも、本実施例に比べると感度は低下するが、実施例１に対してはセンサの感度を向上させることが出来る。

次に実施例８を図１３により説明する。光源１３ａ、人物検知センサ１３ｂ、Ｏ／Ｅ変換器１３ｄ、演算装置１３ｇは実施例１と同様の構成である。１３ｅは無線送信部でありＯ／Ｅ変換器１３ｄからの電気信号を無線送信するものである。１３ｆは無線受信部であり、無線送信部１３ｅからの無線信号を受信し、演算装置１３ｇへ出力するものである。

次いで動作について説明する。光源１３ａから出力された伝送光は光ファイバ１３ｃを伝送しＯ／Ｅ変換器１３ｄへ入力する。そして実施例１と同様に、床面上から入力があるとその力に応じて人物検知センサ１３ｂが変形をし、同時に光ファイバ１３ｃに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器１３ｄにはパワーが低下した伝送光が入力する。次いでＯ／Ｅ変換器１３ｄで入力した伝送光は電気信号へ変換され、無線送信部１３ｅより無線受信部１３ｆに向け無線送信される。そして無線受信部１３ｆで受信した電気信号は演算装置１３ｇへ送信され、実施例１と同様に人物の有無が判定される。

以上のように本実施例によると、人物検知センサの光ファイバで得られた出力情報を無線にて伝送し、その後に侵入者の有無を検知するための演算を行うため、遠隔地においても人物検知のシステムを構築することが出来る。

次に実施例９を図１４により説明する。１４ａは光源であり、パルス光である信号光を出力する。１４ｂは光サーキュレータであり光ファイバ１４ｃで光源１４ａと接続されている。１４ｄは人物検知センサであり、実施例１と同様に監視エリアの床面内に設置され、床面上からの入力によって変形するようになっている。１４ｅは人物検知センサ１４ｄに設けられた光ファイバであり、片端のみが光サーキュレータ１４ｂと接続され、他端は何も接続されていない自由端となっている。１４ｇはＯ／Ｅ変換器であり光ファイバ１４ｆで光サーキュレータ１４ｂと接続されている。１４ｈはＯ／Ｅ変換器１４ｆからの出力が入力される出力傾斜測定部であり、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Refectometry）により、光ファイバ上の任意の位置における出力を連続して算出する機能を有している。１４ｉは演算装置であり出力傾斜測定部１４ｈからの出力を基に人物の有無及びその位置を判定する機能を有している

次に動作について説明する。光源１４ａから出力された基準信号光は光ファイバ１４ｃ、光サーキュレータ１４ｂを経由して光ファイバ１４ｅに入力する。信号光からは光が進む方向とは反対の方向に散乱光が発生するため、光ファイバ１４ｅからは光源からの基準信号光に応じた散乱光が光サーキュレータ１４ｂへ向け発信する。光サーキュレータ１４ｂに入力した散乱光は光ファイバ１４ｆを経由してＯ／Ｅ変換器１４ｇに入力され、ここで電気信号へ変換される。そして電気信号に変換された信号を基に、出力傾斜測定部１４ｈで光ファイバ１４ｅ上における連続したパワーが算出される。

図１５は、出力傾斜測定部１４ｈで算出された光ファイバ１４ｅ上における伝送光のパワーを示す図である。同図において横軸は光ファイバ１４ｅ上の任意の位置からの距離、縦軸はパワーを示している。ここで破線１５ａはセンサシート１４ｄ上に人物がいない時のパワーを示したものであり、距離に対して一定の割合でパワーが低下している。これに対し、実線１５ｂはセンサシート１４ｄ上に人物がいる場合のパワーを例示したものである。光ファイバ１４ｅ上の距離がＤ１およびＤ２の位置に人物がいるため、光ファイバ１４ｅに曲げあるいは局所的な曲げ損失が発生しており、パワーが低下している。この低下量については、予め判別用の閾値が設けられており、例えばＤ１の位置ではパワーの低下量はＬ１となっているため子供がいると判定をし、Ｄ２の位置ではパワーの低下量がＬ２となっているため、大人がいると判定をすることが出来る。また、光ファイバ１４ｅ上の距離（Ｄ１、Ｄ２等）と監視エリアにおける位置との関連は、あらかじめデータベースに記憶されておるので、人物が監視エリアのどの場所にいるのかについても正確に判別することが出来る。

以上のように本実施例によれば、人物の有無の検知と共に、監視対象エリアが広い場合であっても、人物検知センサを複数配置することなく、人物がどの位置にいるかを正確に判別することが出来る。なお、本実施例中の出力傾斜測定部ではＯＴＤＲを用いているが、ＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry）あるいはＯＣＤＲ（Optical Coherence Domain Reflectometry）等の、光ファイバ中の反射光強度を測定する手法を用いても構わない。

次に実施例１０を図１６より説明する。光源１６ａ、Ｏ／Ｅ変換器１６ｊ、１６ｋ、１６ｌは実施例１と同様の機能を有している。１６ｃは分岐装置であり、光ファイバ１６ｂを介して光源１６ａと接続され、光源１６ａから入力した信号光を分割するものである。分割後の信号光の周波数は分割前と同一となっており、また分割後のパワー配分については任意に設定可能であるが、図１６においてはパワーが３等分された信号光が光ファイバ１６ｄ、１６ｅ、１６ｆへ出力されるようなっている。

１６ｇ、１６ｈ、１６ｉは前述の実施例で説明されたシートであり、監視対象となるエリアが広い場合には隣接するように配置され、監視対象が例えば１階、２階、３階となる場合にはそれぞれの階に配置される。演算装置１６ｍ、１６ｎ、１６ｏは人物の有無を判定する機能に加え、判定結果を出力する際に、どのシートについての判定結果であるかの情報を付加するようになっている。警報装置１６ｐ、通信装置１６ｑは既に説明済みの機能に加え、判定結果を外部に報知、送信する際に、シートと監視対象との対応付けを行い、どの場所についての情報かを付加するようになっている。

次いで動作について説明する。光源１６ａから出力された信号光は分岐装置１６ｃで３分割され、光ファイバ１６ｄ、１６ｅ、１６ｆへ出力される。そして各シート１６ｇ、１６ｈ、１６ｉにおける外部からの入力に応じてパワーが変化した信号光がそれぞれＯ／Ｅ変換器で電気信号へ変換され、その後、演算装置によって各シート１６ｇ、１６ｈ、１６ｉにおける人物の有無が判定される。この判定結果はどのシートのものかの情報と併せて警報装置１６ｐ及び通信装置１６ｑへ送られる。そして人物有りの場合には、どの場所で人物が検知されたかの情報が外部へ報知、送信される。

以上のように本実施例によれば、監視対象となるエリアが広い場合や、建物の複数の階に跨る場合において、人物の有無に加えて人物がどの位置に存在するのかを検知することが出来る。

次に実施例１１を図１７より説明する。光源１７ａ、Ｏ／Ｅ変換器１７ｌは実施例１と同様の機能を有している。また、光ファイバ１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、シート１７ｆ、１７ｇ、１７ｈ、警報装置１７ｎ、通信装置１７ｏについては実施例１０で説明したものと同様の機能を有している。１７ｉは接続された装置を連動させて動かすための同期回路であり、分岐装置１７ｂ、結合装置１７ｊ、演算装置１７ｍと接続されている。分岐装置１７ｂには切り替えスイッチが設けられており、同期回路１７ｉからの信号によって光源１７ａから入力された信号光は、光ファイバ１７ｃ、１７ｄ、１７ｅの一つに順番に出力される。また、結合装置１７ｊにも切り替えスイッチが設けられており、同期回路１７ｉからの信号によって光ファイバ１７ｆ、１７ｇ、１７ｈからの信号光が入れ替わりに入力する。演算装置１７ｍは人物の有無を検知する機能に加え、同期回路１７ｉからの信号により、Ｏ／Ｅ変換器１７ｌからの入力された信号光がどの光ファイバを伝搬したものか、判別が出来るようになっている。

次いで動作について説明する。光源１７ａから出力された信号光は分岐装置１７ｂに入力後、同期回路１７ｉによって光ファイバ１７ｃと光ファイバ１７ｄと光ファイバ１７ｅへと入れ替わりに出力される。そして、それぞれのシート上からの入力に応じてパワーが変化した信号光は結合装置１７ｊへ入力されるる。ここで結合装置１７ｊは常時１つの光ファイバからの信号光のみ入力可能であるが、同期回路１７ｉによって切り替えスイッチの動作タイミングが設定され、光ファイバからの全ての信号光は入れ替わりに結合回路１７ｊに入力される。そして入力された夫々の信号光は結合され、光ファイバ１７ｉを介してＯ／Ｅ変換器へ出力され電気信号へ変換後、演算装置１７ｍで人物有無の判定が行われる。ここで、演算装置１７ｍは同期回路１７ｉと接続されており、入力された信号光がどのセンサシートのものかが分かるようになっている。そして人物ありと判定された場合には警報装置及び通信装置へ信号が送信され、どの場所で人物が検知されたかの情報が外部へ報知、送信される。

なお結合装置１７ｊは常時１つの光ファイバからの信号光のみの場合の説明を行ったが、結合装置１７ｊに光カプラを用いて全ての端子から入力される信号光を常時処理することも可能である。

以上のように本実施例によると、人物検知センサの数に関わらず、Ｏ／Ｅ変換器以降の各装置は１台で済み、監視対象エリアが広い場合においても複数のエリアで安価な人物検知システムを構築することが出来る。

次に実施例１２を図１８に示す。光源１８ａ、人物検知センサ１８ｂ、Ｏ／Ｅ変換器１８ｃ、演算装置１８ｄは実施例１と同様の機能を有している。１８ｅ、１８ｆは２つの入出力端を備えた光電気変換器であり、一方の端部から電気信号が入力されると特定周波数の信号光に変換して他方の端部から出力し、他方の端部から特定周波数の信号光が入力されると電気信号へ出力して一方の端部から出力するものである。

１８ｇはＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重方式）を用いた第１の合分波装置であり、光源１８ａと光ファイバ１８ｋで、光電気変換素子１８ｅと光ファイバ１８ｌで、また人物検知センサ１８ｂの光ファイバ１８ｍと接続されている。１８ｈは第２の合分波装置であり、Ｏ／Ｅ変換器１８ｃと光ファイバ１８ｎで、光電気変換器１８ｆと光ファイバ１８ｏで、また、人物検知センサ１８ｂの光ファイバ１８ｍと接続されている。

図１９は合分波装置１９ａにおける信号光の入出力の様子について示したものである。合分波装置は、それぞれ特定の端部から入力された特定周波数の信号光を同一の端部から出力したり、同一の端部から入力された複数の周波数の信号光をそれぞれ特定の端部へ周波数を分けて出力したりするものである。本図の合分波装置１９ａには入出力端が３個所設けてあり、単波長用端部ａから周波数Ａの信号光が入力し、単波長用端部ｂから周波数Ｂの信号光が入力すると、多波長用端部ｃからそれぞれの周波数が合波された信号光を出力する。また、多波長用端部ｃから単波長用周波数Ａと単波長用周波数Ｂとが合波されている信号光が入力されると、周波数ごとに分波され、周波数Ａは単波長用端部ａに、周波数Ｂは単波長用端部ｂへ出力する機能を有している。

１８ｉ、１８ｊは一端は光電気変換器に、他端は外部ネットワークやコンピュータ等のネットワーク回線に接続されている信号線であり、ネットワーク上の通信用データ等からなる電気信号が伝送する。

次いで動作について説明する。光源１８ａから出力された伝送光（基準信号光）は光ファイバ１８ｋを介して第１の合分波装置１８ｇに入力する。一方、信号線１８ｉを介して光電気変換器１８ｅに入力した電気信号は特定周波数の信号光（以下、特定信号光と記す）へ変換され、光ファイバ１８ｌを介して第１の合分波装置１８ｇに入力する。第１の合分波装置１８ｇでは光源１８ａからの伝送光と特定信号光とが合波され、合波光として光ファイバ１８ｍへ出力される。この合波光のうち伝送光分については光ファイバ１８ｍを伝送中、実施例１と同様に床面上からの入力による光ファイバ１８ｍに発生した曲がりに応じてパワーの低下が発生する。特定信号光分については光ファイバ１８ｍの曲がりの影響を受け難い周波数となっているため、パワーの低下はほとんど発生しない。

光ファイバ１８ｍを伝送した合波光は第２の合分波装置１８ｈに入力し、ここで伝送光と特定信号光とに分光される。そして伝送光は光ファイバ１８ｎからＯ／Ｅ変換器１８ｃ、演算装置１８ｄへ送られ、人物の有無が検出される。一方、特定信号光は光ファイバ１８ｏを介して光電気変換器１８ｆに入力され、ここで特定周波数の信号光から電気信号へ変換される。そして変換後の電気信号は信号線１８ｊを介して接続されたネットワーク等に出力される。なお、信号線１８ｊから電気信号が光電気変換器１８ｆに入力された場合においても、信号線１８ｉから光電気変換器１８ｆに電気信号が入力された場合と同様の手順で動作し、電気信号を信号線１８ｉに接続されたネットワーク等に伝送することが出来る。

ところで、本実施例において光源１８ａから出力される伝送光の波長は１．５５μｍ以上を用いることによりセンサ部分の感度は向上し、光電気変換器１８ｅ及び１８ｆで電気信号から変換される信号光の波長は１．３１μｍ帯（あるいは1.4μｍ以下）を用いることにより、信号光が伝搬する光ファイバに曲がり発生したときのパワーの低下が小さくなる。

なお、本実施例においては人物検知センサの経路を信号伝送用の経路として併用する例を示しているが、センサの形態はこれに限定されるものではなく、温度センサ等の光ファイバを用いた他のセンサにおいても同様の構成で適用することが出来る。また、分合波器の端部は本実施例では３個所の場合について説明しているが、使用する周波数の増加に伴い、３個以上の入出力部をもつ合分波器を用いることも可能である。例えば、通信回線で上り下りとで別波長を使うような場合、入力端として通信回線の２ポートが必要となり、センサ波長として１ポート必要になり、合波ポート１ポートと併せて４ポートが必要となる。また、上記実施例では光電気変換器１８ｅ、１８ｆを用いた例を示したが、１８ｌ、１８ｊをそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。

以上のように本実施例によれば、光電気変換器及び合分波装置をセンサの光ファイバの経路上に設けたので、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することができ、汎用性が広くなる。

次に実施例１３を図２０に示す。本実施例は実施例１２で説明した、センサ用の光ファイバを通信用回線と共有するやり方を実施例１０に適用したものである。光源２０ａ、分岐装置２０ｄ、センサシート２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、Ｏ／Ｅ変換器２０ｏ、２０ｐ、２０ｑ、演算装置２０ｒ、２０ｓ、２０ｔ、警報装置２０ｕ、通信装置２０ｖは実施例１０と同様の機能を有しており、光電気変換器２０ｂ、２０ｌ、合分波器２０ｃ、２０ｎは実施例１２と同様の機能を有している。そして、本図に示すように光源２０ａと分岐装置２０ｄとの間に光電気変換器２０ｂと接続された合分波器２０ｃを設け、センサシート２０ｈの光ファイバ２０ｅからＯ／Ｅ変換器２０ｏへの経路上に光電気変換器２０ｌに接続された合分波器２０ｋを設けたものである。

次いで動作について説明する。光源２０ａから出力された伝送光（基準信号光）は、第１の合分波装置２０ｃに入力する。一方、信号線２０ｅを介して光電気変換器２０ｂに入力した電気信号は特定周波数の信号光（以下、特定信号光と記す）へ変換され、合分波装置２０ｃに入力する。合分波装置２０ｃでは光源２０ａからの伝送光と特定信号光とが合波され、合波光として分岐装置２０ｄへ出力される。そして分岐装置２０ｄで３分割された合波光はそれぞれ光ファイバ２０ｅ、２０ｆ、２０ｇへ出力される。ここで、実施例１２と同様に、この合波光のうち伝送光分については各センサシートの光ファイバを伝送中、床面上からの入力による光ファイバに発生した曲がりに応じてパワーの低下が発生するが、特定信号光分については光ファイバの曲がりの影響を受け難い周波数となっているため、パワーの低下はほとんど発生しない。

光ファイバ２０ｆ、２０ｇを伝送した合波光はそれぞれＯ／Ｅ変換器２０ｐ、２０ｑで電気信号へ変換され、その後、演算装置によって各シートにおける人物の有無が判定される。一方、光ファイバ２０ｅを伝送した合波光は合分波器２０ｋで分波され、特定信号光は光電気変換器２０ｌで特定周波数の信号光から電気信号へ変換される。そして変換後の電気信号は信号線２０ｎを介して接続されたネットワーク等に出力される。その際、必要に応じて合分波器２０ｌの間には光増幅器が設置されると共に、合分波器は２０ｉ、２０ｐ間、２０ｊ、２０ｑ間に設置することも可能である。また、伝送光についてはＯ／Ｅ変換器２０ｏで電気信号へ変換され、その後、演算装置２０ｒによって人物の有無が判定される。この判定結果は演算装置２０ｓ、２０ｔでの判定結果と共に、どのシートのものかの情報と併せて警報装置２０ｕ及び通信装置２０ｖへ送られる。そして人物有りの場合には、どの場所で人物が検知されたかの情報が外部へ報知、送信される。また、上記実施例では光電気変換器２０ｂ，２０ｌを用いた例を示したが、合分波器２０ｃ、及び２０ｋの出力端をそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。

以上のように本実施例によれば、センサ部を複数有する光ファイバセンサシステムにおいても、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することができ、汎用性を広くすることが出来る。また、センサが設置された全ての場所において情報伝送が可能となる。

次に実施例１４を図２１に示す。本実施例は実施例１２で説明した、センサ用の光ファイバを通信用回線と共有するやり方を実施例１１に適用したものである。光源２１ａ、分岐装置２１ｄ、センサシート２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、結合装置２１ｋ、同期回路２１ｌ、Ｏ／Ｅ変換器２１ｐ、演算装置２１ｑ、警報装置２１ｒ、通信装置２１ｓは実施例１１と同様の機能を有しており、光電気変換器２１ｃ、２１ｏ、合分波器２１ｂ、２１ｎは実施例１２と同様の機能を有している。そして、本図に示すように光源２１ａと分岐装置２１ｄとの間に光電気変換器２１ｃと接続された合分波器２１ｂを設け、結合装置２１ｋとＯ／Ｅ変換器２１ｐとの間に光電気変換器２１ｏに接続された合分波器２１ｎが設けられている。

次いで動作について説明する。光源２１ａから出力された伝送光（基準信号光）は、第１の合分波装置２１ｂに入力する。一方、光電気変換器２１ｃに入力した電気信号は特定周波数の信号光（以下、特定信号光と記す）へ変換され、合分波装置２１ｂに入力する。合分波装置２１ｂでは光源２１ａからの伝送光と特定信号光とが合波され、合波光として分岐装置２１ｄへ出力される。そして分岐装置２１ｄでは合波光は同期回路２１ｌによって光ファイバ２１ｅと光ファイバ２１ｆと光ファイバ２１ｇへと入れ替わりに出力される。ここで、実施例１２と同様に、この合波光のうち伝送光分については各センサシートの光ファイバを伝送中、床面上からの入力による光ファイバに発生した曲がりに応じてパワーの低下が発生するが、特定信号光分については光ファイバの曲がりの影響を受け難い周波数となっているため、パワーの低下はほとんど発生しない。

そして、それぞれのシート上からの入力に応じてパワーが変化した合波光は結合装置２１ｋに入力する。ここで結合装置２１ｋは常時１つの光ファイバからの信号光のみ入力可能であるが、同期回路２１ｌによって切り替えスイッチの動作タイミングが設定され、光ファイバからの全ての信号光は入れ替わりに結合回路２１ｋに入力し、結合され、合分波器２１ｎに出力される。合分波器２１ｎでは合波光は伝送光と特定信号光とに分波され、伝送光はＯ／Ｅ変換器２１ｐへ出力され電気信号へ変換後、演算装置２１ｑで人物有無の判定が行われる。ここで、演算装置２１ｑは同期回路２１ｌと接続されており、入力された信号光がどのセンサシートのものかが分かるようになっている。そして人物ありと判定された場合には警報装置及び通信装置へ信号が送信され、どの場所で人物が検知されたかの情報が外部へ報知、送信される。一方、特定信号光については光電気変換器２１ｏで特定周波数の信号光から電気信号へ変換される。そして変換後の電気信号は接続されたネットワーク等に出力される。

なお、結合装置２１ｋは常時１つの光ファイバからの信号光のみの場合の説明を行ったが、結合装置２１ｋに光カプラを用いて全て端子からか入力される信号光を常時処理することも可能である。また、上記実施例では光電気変換器２１ｃ，２１ｏを用いた例を示したが、２１ｃ、２１ｏを用いずそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。

以上のように本実施例によれば、センサ部を複数有する光ファイバセンサシステムにおいても、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。また、実施例１３では特定信号光は分岐装置で３分割された後、一つの信号についてだけ電気信号へ変換しネットワーク等に出力していたが、本実施例では全ての特定信号光を再び電気信号へ変換し、ネットワーク等に出力するので、通信用回線を伝送する信号の出力低下を防ぐことが出来る。

次に実施例１５を図２２に示す。２１ａは複数の周波数からなる連続光を出力する多波長光源部、２２ｂは光サーキュレータ、２２ｄはＯ／Ｅ変換器である。２２ｃ、２２ｋ、２２ｌ、２２ｍは合分波器であり、既に説明済みの実施例では２つの周波数の信号光を合波、あるいは合波光を２つの周波数の信号光に分波するものであったが、合分波器２２ｃでは複数の周波数の信号光と単一の周波数の信号光を合波し、複数の周波数からなる合波光を、単一の周波数の信号光とその他の周波数からなる信号光とに分波するものである。なお、ここでの合分波器では単一の周波数はそれぞれ異なった値となっている。

２２ｑ、２２ｒ、２２ｓはセンサシートであり、それぞれの光ファイバ２２ｎ、２２ｒ、２２ｓが合分波器２２ｋ、２２ｌ、２２ｍと接続されている。２２ｉ、２２ｔは光電気変換器であり実施例１８と同様の機能を有している。２２ｈは演算装置であり、実施例１８と同様の構成に加えて、複数の周波数に対応した電気信号について処理を行うための機能が加えられている。

次いで、動作について説明する。多波長光源部２２ａから出力された複数の周波数からなる連続光（以下、基準多波長光と呼ぶ）は光サーキュレータ２２ｂを介して合分波器２２ｃに入力する。一方で光電気変換器２２ｉに入力した電気信号は特定周波数の信号光（特定信号光）に変換後、合分波器２２ｃに入力する。そして、基準多波長光と特定信号光とが合波され、光ファイバ２２ｊを介して次の合分波器２２ｋに出力される。合分波器２２ｋでは入力された合波光のうち、基準多波長光に含まれていた一つの周波数の信号光が分波され、光ファイバ２２ｎに出力される。光ファイバ２２ｎはセンサシート２２ｑ上に配置されており、センサシートに加わる外力により、光ファイバ２２ｎを伝搬する信号光のパワーが変動する。光ファイバ２２ｎの末端にはミラーが取り付けられており、ここで反射した信号光は再び光ファイバ２２ｎを伝搬して合分波器２２ｋに入力する。そして、合分波器２２ｌから伝搬してきた信号光と合波され、光ファイバ２２ｊを介して合分波器２２ｃに出力される。

合分波器２２ｋに入力した合波光について分波された一方の信号光は光ファイバ２２ｎへ出力されたが、他方の信号光は合分波器２２ｌへ出力される。そして合分波器２２ｋでの動作と同様に入力した信号光は分波され、一つの周波数の信号光はセンサシート２２ｒ上に設置された光ファイバ２２ｏへと出力され、センサシート２２ｒに加えられた外力が検出された後、再び合分波器２２ｌに入力し、合分波器２２ｍから伝搬してきた信号光と合波される。また、その他の信号光は次の合分波器２２ｍへ出力される。

合分波器２２ｍに入力した合波光は分波され一方はセンサシート２２ｓ上に配置された光ファイバ２２ｐへ、他方は光電気変換器２２ｔへ出力される。光ファイバ２２ｐへ出力された信号光は光ファイバ２２ｎ、２２ｏに出力された信号光と同様に、センサシートに加えられた外力を検知するために用いられる。一方、光電気変換器２２ｔに出力された信号光は光電気変換器２２ｉから合分波器２２ｃに入力された特定信号光であり、光電気変換器２２ｔで信号光から電気信号へ変換され、ネットワーク等と接続された信号線２２ｕに出力される。

一方で、信号線２２ｕを介して光電気変換器２２ｔに入力された電気信号は特定周波数の信号光へ変換され、合分波器２２ｍへ出力される。そしてセンサシート２２ｓに加えられた外力を検知した信号光と合波され、合分波器２２ｌへ出力される。このようにして、各センサシート状の光ファイバを伝搬した信号光と、光電気変換器２２ｔからの信号光からなる合波光は号分波器２２ｃに入力する。ここでは入力した合波光は分波され、光電気変換器２２ｔからの信号光は光電気変換器２２ｉへ、その他の信号光は光サーキュレータ２２ｂへ出力される。そして、光電気変換器２２ｉに入力した信号光は電気信号へ変換され、ネットワーク等に出力される。また、光サーキュレータに入力した信号光は全て光ファイバ２２ｇに出力され分派器２２ｖによって分波された後、Ｏ／Ｅ変換器２２ｄで電気信号に変換後、演算装置２２ｈに出力される。演算装置２２ｈでは人物の有無の判定が行われるが、どの周波数の信号がどのセンサシートを伝送するかの対比データをあらかじめ保有しているので、人物を検知した場合にはその情報と共に、それがどのセンサシートであるかの情報が併せて報知される。

なお、分波器２２ｖは固定の波長フィルタを用いた場合、Ｏ／Ｅ変換器は波長の数だけ用意する必要があるが、波長可変フィルタを用いると図２２に示した様にＯ／Ｅ変換器２２ｄが単一の方式でよい。また、上記実施例では光電気変換器２２ｉ、２２ｔを用いた例を示したが、２２ｉ、２２ｔを用いずそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。また、持ち運びが容易で簡単に取り外しができる手法として、合分波器、ミラーを１つの筐体内に収納する構成としてもよい。この場合、センサシートはミラー付きのものを用意する必要がなく、入出力端を持つセンサシートを筐体の合分波器端及びミラー端に接続すればよい。

以上のように本実施例によれば、センサ部が複数、直列に配置された光ファイバセンサシステムにおいても、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。

次に実施例１６を図２３に示す。本実施例は既に公知技術となっているパルス光を使った時分割多重方式の光ファイバセンサシステムにおいて、実施例１２で説明したセンサ用の光ファイバを通信用回線と共有するやり方を適用したものである。２３ａは連続光を出力する光源部、２３ｂは入力した連続光をパルス化して出力するパルス発生器である。また、光サーキュレータ２３ｃ、Ｏ／Ｅ変換器２３ｅ、復調処理部２３ｆ、演算装置２３ｇ、光カプラ２３ｉ、２３ｌ、センサシート２３ｊ、２３ｍ、２３ｐ、遅延ファイバ２３ｋ、２３ｎは人物検知センサにおいて、時分割多重方式を適用するための構成である。２３ｈ、２３ｒは光電気変換器、２３ｄ、２３ｏは合分波器、２３ｑは増幅器である。

次いで、動作について説明する。光源部２３ａから出力された連続光（以下、基準多波長光と呼ぶ）はパルス発生器２３ｂでパルス化された基準信号光（以下、基準パルス信号光と呼ぶ）となり、光サーキュレータ２３ｃを介して合分波器２３ｄに入力する。一方で光電気変換器２３ｈに入力した電気信号は特定周波数の信号光（特定信号光）に変換後、合分波器２３ｄに入力する。そして、基準パルス信号光と特定信号光とが合波され、光カプラ２３ｉに出力される。光カプラ２３ｉでは入力された合波光が特定の分岐比（例えば１：２等）で分岐され、１／３のパワーはセンサシート２３ｊに出力され、２／３のパワーは遅延ファイバ２３ｋを経由して次の光カプラ２３ｌに入力する。センサシート２３ｊ上に配置された光ファイバの末端にはミラーが取り付けられており、ここで反射した信号光は再び光ファイバを伝搬して光カプラ２３ｉに入力する。そして、光カプラ２３ｌから遅延ファイバ２３ｋを経由して伝搬してきた信号光と合波され、合分波器２３ｄに出力される。

光カプラ２３ｉから光カプラ２３ｌに出力された合波光は光カプラ２３ｉと同様に特定の分岐比で分岐され、一方はセンサシート２３ｍへ、他方は遅延ファイバ２３ｎを経由して合分波器２３ｏに出力される。センサシート２３ｍへ出力された信号光はセンサシート２３ｊに出力された信号光と同様にセンサシート２３ｍに加えられた外力を検知するために用いられた後、再び光カプラ２３ｌへ入力され、合分波器２３ｏから遅延ファイバ２３ｎを経由して同じく光カプラ２３ｌに入力した信号光と合波され、光カプラ２３ｉへ出力される。また、合分波器２３ｏに出力された合波光は、基準パルス信号光と特定信号光とヘ分波され、基準パルス信号光はセンサシート２３ｐへ出力され、他のセンサシートと同様にセンサシート２３ｐへ加えられた外力の検知をする。一方で、特定信号光は増幅器２３ｑへ出力され、伝送中に光カプラを通過することにより低下したパワーを元の状態に増幅される。そして光電気変換器２３ｒで信号光から電気信号へ変換され、接続されたセットワーク等の回線へ出力される。

一方で、光電気変換器２３ｒに入力された電気信号は特定周波数の信号光へ変換され、増幅器２３ｑを通過して合分波器２３ｏへ出力される。合分波器２３ｏでは特定信号光とセンサシート２２ｓに加えられた外力を検知した信号光とが合波され、合分波器２２ｌへ出力される。このようにして、各センサシート状の光ファイバを伝搬した信号光と、光電気変換器２３ｒからの信号光からなる合波光は号分波器２３ｄに入力する。ここでは入力した合波光は分波され、光電気変換器２３ｒからの信号光は光電気変換器２３ｈへ、その他の信号光は光サーキュレータ２３ｃへ出力される。そして、光電気変換器２３ｈに入力した信号光は電気信号へ変換され、接続されているネットワーク等に出力される。その際、光電気変換器２３ｈから出力された信号光はセンサシート２３ｊ、２３ｍ、２３ｐから反射され再び合分波器２３ｄに入力するが、光電気変換器２３ｒから出力された信号光が合分波器２３ｄに到達する信号より微弱でないと雑音となる。そのため、増幅器２３ｑで光電気変換器２３ｒからの光パワーを調節するなどの工夫、或いは光電気変換器間を伝送する上り下りの波長をずらす等の工夫が必要となる。

また、光サーキュレータに入力した信号光は全てＯ／Ｅ変換器２３ｅに出力され、電気信号に変換後、復調処理部２３ｆでパルス信号の復調が行われる。そして演算装置２３ｇへ出力され、ここで人物の有無の判定が行われ、人物を検知した場合にはその情報と共にそれがどのセンサシートであるかの情報が併せて報知される。また、上記実施例では光電気変換器２３ｈ、２３ｒを用いた例を示したが、２３ｈ、２３ｒを用いずそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。さらには、持ち運びが容易で簡単に取り外しができる手法として、合分波器、ミラーを１つの筐体内に収納する構成とすることも可能である。この場合、センサシートはミラー付きのものを用意する必要がなく、入出力端を持つセンサシートを筐体の合分波器端及びミラー端に接続すればよい。

以上のように本実施例によれば、センサ部が複数、直列に配置された光ファイバセンサシステムにおいても、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。また、センサ部の数に関わりなく合分波器の数は２つで済むので、センサ部の数が多くなるほどコスト削減の有効な手段となる。

次に実施例１７を図２４により説明する。２４ａは広帯域光源、２４ｂは光サーキュレータであり、光ファイバ２４ｃにより接続されている。２４ｄは光フィルタであり、入力された信号光に対し、信号光の周波数により透過強度が変化するものである。２４ｅはＯ／Ｅ変換器、２４ｆは演算装置、２４ｇは合分波器である。そして、光フィルタ２４ｄと合分波器２４ｇは、それぞれ光ファイバ２４ｈと２４ｉにより光サーキュレータ２４ｂと接続されている。２４ｊは光電気変換器であり一端は光ファイバ２４ｋにより合分波器２４ｇと接続され、他端は信号線２４ｌが接続されている。

２４ｍは光ファイバセンサ群であり、ＦＢＧ素子からなる複数の光ファイバセンサ２４ｎ₁、２４ｎ₂、２４ｎ₃（以下、ＦＢＧセンサと呼ぶ）が設けられている。ＦＢＧ素子はファイバーブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating）を用いた光ファイバであり、入力された複数の周波数からなる信号光について、特定周波数以外の信号光は無条件で通過させ、特定周波数の信号光については、センサが測定物理量を検出していないときには周波数が変わらない反射光を出力し、測定物理量を検出しているときはその量に応じて周波数が変化した反射光を出力するものである。そして一方の端部に位置するＦＢＧセンサ２４ｎ₁は光ファイバ２４ｏにより合分波装置２４ｇと接続されており、他方の端部に位置するＦＢＧセンサ２４ｎ₃は光ファイバ２４ｐにより光電気変換器２４ｑと接続されている。そして光電気変換器２４ｑの別の端部には信号線２４ｒが接続されている。

ここで広帯域光源２４ａは、ＦＢＧセンサ２４ｎがそれぞれ個別に対応する複数の周波数からなる信号光（以下広帯域信号光と記す）を出力するものである。光サーキュレータ２４ｂは、光ファイバ２４ｃから入力された信号光は光ファイバ２４ｉに出力し、光ファイバ２４ｉから入力された信号光は光ファイバ２４ｈに出力するものである。光電気変換器２４ｊ及び２４ｑは入力された電気信号は特定周波数の信号光に変化して出力し、入力された特定周波数の信号光は電気信号に変換して出力するものである。合分波装置２４ｇは実施例１５と同様の機能を有している。光ファイバセンサ群２４ｍでは、反射の対象となる特定周波数がそれぞれ異なる複数のＦＢＧセンサ２４ｎが配置されている。また、信号線２４ｌ、２４ｒはネットワーク回線等に接続されている。

次に動作について説明する。広帯域光源２４ａから出力された広帯域信号光は光ファイバ２４ｃ，光サーキュレータ２４ｂ、光ファイバ２４ｈを介して合分波装置２４ｇに入力する。一方、信号線２４ｌから入力した電気信号は光電気変換器２４ｊで特定周波数の信号光（以下、特定信号光と記す）に変換され、光ファイバ２４ｋを介して合分波装置２４ｇに入力する。合分波装置２４ｇでは広帯域信号光と特定信号光とが合波され、合波光として光ファイバ２４ｏに出力される。

光ファイバ２４ｏから合波光が入力したＦＢＧセンサ２４ｎ₁では、夫々のセンサに対応した周波数の信号光についてのみ反射光が出力し、他の周波数の信号光については通過することとなる。なお、ここでＦＢＧセンサ２４ｎ₁に外力が加わり測定物理量が検出されるとＦＢＧ素子の光ファイバが変形し、ＦＢＧ素子の反射周波数も変化する。その結果、ＦＢＧセンサ２４ｎからは測定物理量に応じて反射周波数が変動した反射光が出力される。また、他のＦＢＧセンサ２４ｎ₂、２４ｎ₃においても同様に反射光が出力される。

一方で、光ファイバ２４ｏからの合波光で特定信号光の分は全てのＦＢＧセンサで反射されない波長なのでそのまま透過し、光電気変換器２４ｑに入力する。そして特定周波数の信号光から電気信号に変換され、信号線２４ｒを介して接続されたネットワーク等に出力される。

また、信号線２４ｒから電気信号が光電気変換器２４ｑに入力した場合には、光電気変換器２４ｑで電気信号から特定信号光に変換され、光ファイバ２４ｐに出力される。そしてセンサ群２４ｍを伝搬中に各ＦＢＧセンサから出力された反射光と合波され合分波装置２４ｇに入力する。ここではＦＢＧセンサから出力される波長帯の信号光は全て光ファイバ２４ｉに出力され、光サーキュレータ２４ｂ、光ファイバ２４ｈを介して光フィルタ２４ｄに挿入する。そして周波数によって透過強度が変動した信号光がＯ／Ｅ変換器ｅに入力し、電気信号に変換される。次いで電気信号は演算装置２４ｆへ入力し、各センサにおける測定物理量が算出され、これより人物の有無が判定される。なお、演算装置２４ｆではあらかじめ各ＦＢＧセンサの設置場所と監視位置を対応させたデータベースが登録されているため、人物がいる場所についても正確に判別することが出来る。

ところで、光電気変換器２４ｊから出力された信号光が合分波器２４ｇ、２４ｍを通って光電気変換器２４ｑに入力される際、広帯域光源から出力された光ファイバセンサ群２４ｍで反射されなかった帯域の光は同時に光電気変換器２４ｑに到達するため雑音となりかねない。そのため光変換器２４ｑの前段に波長フィルタを入れてそれらの雑音光を除去する事が必要な場合もある。また、上記実施例では光電気変換器２４ｊ、２４ｑを用いた例を示したが、２４ｊ、２４ｑを用いずそのまま光の通信回線もしくは光ファイバの入出力部を持つ情報端末等に接続することも可能である。

以上のように本実施例によれば、センサの光ファイバにＦＢＧ素子を用いて多重化した光ファイバセンサシステムにおいても、本来はセンサ用であった光ファイバを通信用回線等の他の用途と共有することが出来る。また、センサ部の数に関わりなく合分波器の数は１つで済むので、センサ部の数が多くなるほどコスト削減の有効な手段となる。

上記において主に人物を検知する場合を例として光ファイバセンサシステムの説明をしたが、本光ファイバセンサシステムはこれに限定されるものではなく、例えば過積載の車両検知を目的とし、車両輪重や車両軸重等を測定する場合においても適用することが出来る。従来の走行している車両の軸重を測定するやり方としては、例えば特開平６−２０７８４６号公報に記載されている方法が挙げられる。ここでは、車輪の重量によって歪みを発生する積荷板を備えた電気式荷重検出装置を車両の通過する路面に設け、この検出装置の電気出力から車輪にかかる重量を計測し、これから軸重を算出している。

ここでは検出装置のセンサにロードセルや歪みゲージが用いられているが、これらのセンサを用いた場合には常に電源を供給する必要がある。しかし荷重検出装置は屋外に設置され、センサ部分にも雨水が入り込んでくるため、厳重に防水処理を施さないと容易に故障してしまうといった問題があった。また、正確な荷重を検出するには積荷板にある程度まとまった数のロードセルや歪みゲージを設ける必要があるが、配線が複雑となり配線の防水処理に手間がかかるといった問題があった。さらには積荷板には走行中の車両から大きな荷重が加わるため、重く強固な材質で造られており、また路面を掘削して埋め込む必要があるため、設置に手間がかかるといった問題があった。

次に、これらの課題を解決する光ファイバセンサを使用した輪重及び軸重検知センサシステムについて説明する。図２６は輪重検知センサシステムの運用状態を示したものである。２６ａは通過車両、２６ｂ、２６ｃはシートに検知用の光ファイバが設けられたセンサシート、２６ｄ、２６ｅはシートの保護用に設けられた保護カバーであり、外力によって変形する弾性部材から構成されている。そして、これらセンサシートと保護カバーとセンサシートの下部に設置される後述する下面弾性シートとから輪重検知センサが構成される。また、センサシート２６ｂ、２６ｃと、保護カバー２６ｄ、２６ｅはそれぞれの組み合わせが通過車両２６ａの左右のタイヤが上面を通過するように配置されている。なお、本実施例では左右のタイヤが別々のセンサシート上を通過するようにして車両の輪重を測定しているが、左右のタイヤが１つのセンサシート上を同時に通過するようにし、車両の軸重を測定するようにしても構わない。

図２７は輪重検知センサシステムの構成について示したものである。実施例１と同様に一端が光源２７ａに、他端がＯ／Ｅ変換器２７ｂに接続された光ファイバ２７ｃがシート２７ｄに蛇行状に配置されており、センサシートを構成している。また、一端が光源２７ａに、他端がＯ／Ｅ変換器２７ｅに接続された光ファイバ２７ｆがシート２７ｇに蛇行状に配置されており、同じくセンサシートを構成している。なお、これらはそれぞれ図２６の輪重検知センサ２６ｂ、２６ｃに対応している。２７ｈは演算装置であり、Ｏ／Ｅ変換器２７ｂ及び２７ｅから出力された電気信号を基に光ファイバ２７ｃ、２７ｆを伝搬した信号光のパワーを算出し、輪重検知センサ上を通過した車両の輪重が規定の重量を超えていないかを判定する。２７ｉは通報装置であり、演算装置２７ｈで判定された結果に基づき、規定の重量を超えた車両がある場合に外部に通知を行う。

図２８は輪重検知センサの詳細構造を示したものである。２８ａは輪重検知センサを上面から見た状態であり、以下、断面図とともに構造について説明する。２８ｂはシート、２８ｃはシート２８ｂ上に蛇行状に配置された光ファイバであり、これらは実施例１と同様の構成である。２８ｄは表面に２ｍｍから５ｍｍ程度の間隔の溝が設けられた弾性部材からなる下面弾性シート、２８ｅは光ファイバ２８ｃの保護用に設けられた保護シートであり、同じく弾性部材から構成されている。なお、下面弾性シートに設けられた溝は、上面若しくは下面若しくは両面のいずれに設けても構わない。また、図においては説明のために下面弾性体２８ｄから保護シート２８ｅまで非常に厚みがあるように描かれているが、実際の厚みは３ｍｍから１０ｍｍ程度となっている。２８ｆは通過車両のタイヤを示している。

次に測定時の動作について説明する。光源２７ａから出力された基準信号光は光ファイバ２７ｃ及び２７ｆを伝送してＯ／Ｅ変換器２７ｂ及び２７ｅに入力する。この時、車両軸重検知センサ上を車両が通過していると、タイヤからの入力によってシート２７ｄ及び２７ｇが微少ながら変形をし、光ファイバ２７ｃ及び２７ｆに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器２７ｂ及び２７ｅに入力する信号光のパワーは低下することとなる。Ｏ／Ｅ変換器２７ｂ及び２７ｅでは入力された信号光が電気信号に変換され、演算装置２７ｈへ出力される。演算装置２７ｈでは入力された電気信号より信号光のパワーが算出され、これを基に通過した車両の輪重が規定値を超えていないかが判定される。

なお、図２８に示したように、シート２８ｂは間隔の溝が設けられた下面弾性シート２８ｄ上に配置されている。したがって、タイヤからの入力によって光ファイバ２８ｃに曲がりが発生する際には、光ファイバ２８ｃに下面弾性シート２８ｄの溝による局所的な応力が加わるため溝が無い場合と比べ、感度が向上する。また、保護シート２８ｅには弾性部材を用いているので、走行中のタイヤに発生している高周波は保護シート２８ｅで吸収され、高周波によるノイズの発生を防ぐことができる。

図２９は演算装置２７ｈで通過車両の輪重が規定値を超えていないか判定を行う際の、時間とＯ／Ｅ変換器２７ｂ及び２７ｅからの出力の関係を示したものである。ここで２９ａは輪重が規定値を超えているかを判定する閾値、２９ｂ及び２９ｃは測定値の例である。車両検知シート上にタイヤが載ると光ファイバに曲がりが発生し、Ｏ／Ｅ変換器からの出力レベルは低下することとなる。ここで、２９ｂの場合は閾値２９ａを上回っているため、輪重は規定範囲内と判定される。これに対し、２９ｃの場合は閾値２９ａを下回っているため、輪重は規定値を超えていると判定される。

本実施例では左右のタイヤについてそれぞれの軸重を測定しているが、演算装置２７ｈでは左右いずれかの軸重が規定値を超えていると判定されると、その情報が通報装置２７ｉに出力される。そして、規定値を超えた車両が通過したという情報が通報装置２７ｉから外部に通知される。

以上のように本実施例によれば、光ファイバを用いているため外部からの水の浸入による故障の要因を減らすことができる。また、センサ部分は光ファイバが配置されたシートを挟み込む下面弾性シートと保護シートを含めても厚みが最大で１０ｍｍ程度であり、また路面の形状に容易に追従すると共に、設置する際に路面を掘削するといった手間も必要ないため、容易に設置をすることができる。また、下面弾性体の表面には２ｍｍ〜５ｍｍの間隔で溝が設けられ、保護シートはタイヤの高周波成分を吸収する弾性部材であるため、高感度のセンサを得ることが出来る。

次に軸重検知センサシステムの実施例１９について説明する。図３０は運用状態を示したものである。３０ａは通過車両、３０ｂはテープ状のシートに検知用の光ファイバが設けられたセンサシート、３０ｃはセンサシートが内部に埋め込まれた硬質の弾性部材からなる保持部であり、これらにより軸重検知センサが構成される。軸重検知センサは図示のように通過車両３０ａの進行方向に対して長手方向が直角になるように配置されており、直進してきた通過車両の左右の車輪が同時に軸重検知センサ上を通過するようになっている。なお、軸重検知センサの詳細構造は後述する。また、本実施例においては通過車両の左右のタイヤが同時にセンサシート上を通過するようにして車両の軸重を測定しているが、
左右のタイヤが別々のセンサシート上を通過するようにし、車両の輪重を測定するようにしても構わない。

図３１は軸重検知センサシステムの構成について示したものである。一端が光源３１ａに、他端がＯ／Ｅ変換器３１ｂに接続された光ファイバ３１ｃがシート３１ｄに直線状に配置されている。なお、光源３１ａ、Ｏ／Ｅ変換器３１ｂは実施例１８記載のものと同様の機能を有している。３１ｅは演算装置であり、Ｏ／Ｅ変換器３１ｂから出力された電気信号を基に光ファイバ３１ｃを伝搬した信号光のパワーを算出し、軸重検知センサ上を通過した車両の軸重が規定の重量を超えていないかを判定する。３１ｆは通報装置であり、演算装置３１ｅで判定された結果に基づき、規定の重量を超えた車両がある場合に外部に通知を行う。

図３２は軸重検知センサの詳細構造を示したものであり通過車両のタイヤ３２ａが軸重検知センサ上を通過する時の断面図を示している。３２ｂはセンサが設置される路面、３２ｃはセンサシート、３２ｄは硬質の弾性部材からなる保持部でありセンサシート３２ｃが埋め込まれている。保持部３２ｄは接着剤やアンカー等の固定部材によって路面３２ｂに固定されている。また、センサシート３２ｃが埋め込まれている部分の上面には、略円状の凸部が設けられている。

次に測定時の動作について説明する。光源３１ａから出力された基準信号光は光ファイバ３１ｃを伝送してＯ／Ｅ変換器３１ｂに入力する。この時に軸重検知センサ上を車両が通過していると、車輪からの入力によってシート３１ｄが微少ながら変形をし、光ファイバ３１ｃに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器３１ｂに入力する信号光のパワーは低下することとなる。Ｏ／Ｅ変換器３１ｂでは入力された信号光が電気信号に変換され、演算装置３１ｅへ出力される。次いで演算装置３１ｅでは入力された電気信号より信号光のパワーが算出され、これを基に実施例１８と同様のやり方で通過した車両の軸重が規定値を超えていないかが判定される。演算装置３１ｅで軸重が規定値を超えていると判定されると、その情報が通報装置３１ｆに出力される。そして、そして規定値を超えた車両が通過したという情報を外部に通知する。

なお、図３２に示したように、センサシート３２ｃは硬質の弾性体に埋め込まれており、上面には略円状の凸部が設けられている。車輪が保持部３２ｄ上を通過し、入力があった場合には凸部による応力集中が発生し、センサシート３２ｃに多くの力が伝わり光ファイバの曲がりが大きくなる。そのため、凸部が設けられていない場合と比べると高感度化が可能となり、センサとして用いる光ファイバの長さが短くても充分な感度を得ることが出来る。

以上のように本実施例によれば、軸重検知センサシステムに光ファイバを用いているため、耐環境性および取り扱いの容易性といった実施例１８と同様の効果に加えて、センサシートが埋め込まれた保持部の上面に凸部が設けられているため、応力集中による高感度化が可能となり、センサとして用いる光ファイバの長さを短くしても充分な感度を得ることが出来る。

次に実施例２０について説明する。ここで輪重検知センサ上を通過する車両に注目してみると、車両は例えば４Ｈｚといった低周波数で動揺振動を起こしていると共に、さらに１２Ｈｚといった高周波数で動揺振動を起こしており、それに併せてタイヤも振動している。そのため、Ｏ／Ｅ変換器から出力される信号光のパワーは高周波及び低周波が混ざった動揺を起こしており、出力が閾値の上下で細かく変動をすることがある。よって、正確な値を算出することができず、輪重が規定の重量を超えているかどうかについて誤判定を起こしてしまう。実施例２０ではこのような問題を解決する輪重検知センサシステムについて説明する。なお、ここでの説明は輪重検知センサシステムについて行っているが、軸重検知センサシステムにおいても同様の構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

図３３は輪重検知センサシステム運用状態を示したものである。３３ａは通過車両、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ．３３ｇは実施例１８と同様の構成のセンサシートであり、通過車両のタイヤが通過する延長線上に複数設けられている。３３ｈ、３３ｉは保護カバーであり、こちらも実施例１８と同様の構成である。そして、これらにより輪重検知センサが構成されている。これにより直進してきた通過車両３３ａのタイヤは左側についてはセンサシート３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの上を順に、右側についてはセンサシート３３ｅ、３３ｆ、３３ｇの上を順に通過することとなる。

図３４は輪重検知システムの構成について示したものである。一端が光源３４ａに、他端がＯ／Ｅ変換器３４ｂに接続された光ファイバ３４ｃがシート３４ｄに蛇行状に配置されている。なお、光ファイバ、シートは図示のように複数配置されており、複数のセンサシートが構成されている。光源３４ａは実施例１８記載のものと同様の機能を有している。Ｏ／Ｅ変換器３４ｂは多数の光ファイバから入力された光信号をそれぞれ電気信号に変換し出力するものである。３４ｇは演算装置であり、Ｏ／Ｅ変換器３４ｂから出力された電気信号を基にそれぞれの光ファイバを伝搬した信号光のパワーを算出する。そして、これらの信号光のパワーを平均化し、輪重検知センサ上を通過した車両の輪重が規定の重量を超えていないかを判定する。３４ｈは通報装置であり、演算装置３４ｇで判定された結果に基づき、規定の輪重を超えた車両がある場合に外部に通知を行う。

次に測定時の動作について説明する。光源３４ａから出力された基準信号光は複数の光ファイバを伝送してそれぞれの光ファイバに接続されたＯ／Ｅ変換器に入力する。この時に輪重検知センサ上を車両が通過していると、タイヤからの入力によってシートが微少ながら変形をし、光ファイバに曲がりが発生する。その結果、Ｏ／Ｅ変換器に入力する信号光のパワーは低下することとなる。Ｏ／Ｅ変換器では入力された信号光が電気信号に変換され、演算装置３４ｇへ出力される。次いで演算装置３４ｇでは入力された電気信号より信号光のパワーが算出され、これら複数の信号光のパワーから車両の輪重が規定値を超えていないかが判定される。

図３５は演算装置３４ｇで判定を行う際の時間とＯ／Ｅ変換器からの出力の関係を示したものである。ここで３５ａは輪重が規定値を超えているかどうかを判定するための閾値である。３５ｂは光ファイバ３４ｃの出力、３５ｃは光ファイバ３４ｅの出力、３５ｄは光ファイバ３４ｆの出力を示したものであり、車両が高周波と低周波の混ざった動揺を起こしているため、閾値を超えたり超えなかったりしている。このように車両が動揺を起こしている場合には、信号光のパワーが閾値を超えているかの正確な判定をすることができない。そこで、演算装置３４ｇではＯ／Ｅ変換器から信号光が変換された電気信号が入力されると、図示のようにそれぞれの信号を個別に平均化し、高周波成分の除去を行う。次いで同じく図示のように高周波成分が除去された全ての信号を平均化し、低周波成分の除去を行う。そして、最終的な出力が閾値を超えている場合には規定の輪重を超えた車両があると判定する。演算装置３４ｇで規定の輪重を超えた車両があると判定されると、その情報が通報装置３４ｈに出力され、規定値を超えた車両が通過したという情報を外部に通知する。

以上のように本実施例によれば、実施例１８と同様の効果に加えて、車両が高周波、または低周波のいずれの動揺を起こしていても、輪重が規定値を超えているかどうかを正確に算出することができる。

なお、実施例１８〜２０では光ファイバの一端に光源を接続し、他端にはＯ／Ｅ変換器を接続した構造としているが、実施例３に記載されているように他端にミラーを設け、さらに光源部に接続される光ファイバ上に光サーキュレータを設け、光ファイバからの信号光は光サーキュレータを介して演算装置に入力される構成としても同様の効果を得ることが出来る。

実施例１における構成図人物の有無における出力の説明図人物検知センサを火災検知センサと併用するときの説明図光ファイバの固定方法の説明図人物検知センサの異なる実施の形態図人物検知センサの異なる実施の形態図実施例２における構成図実施例３における構成図実施例４における構成図実施例５における構成図実施例６における構成図実施例７における構成図実施例８における構成図実施例９における構成図光ファイバセンサ上における伝送光のパワーの説明図実施例１０における構成図実施例１１における構成図実施例１２における構成図合分波器の信号光入出力の説明図実施例１３における構成図実施例１４における構成図実施例１５における構成図実施例１６における構成図実施例１７における構成図従来のセキュリティシステムにおける構成図実施例１８における運用状態説明図実施例１８における構成図軸重検知センサの説明図規定値を超える軸重判定の説明図実施例１９における運用状態説明図実施例１９における構成図軸重検知センサの説明図実施例２０における運用状態説明図実施例２０における構成図規定値を超える軸重判定の説明図

符号の説明

１ｂ、７ｂ、８ｇ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１３ｂ、１４ｄ、１６ｂ、１８ｂ：人物検知センサ
１ｃ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｅ、７ｆ、８ｅ、８ｆ、８ｉ、９ｄ、１０ｄ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｆ、１６ｂ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１７ｃ、
１７ｄ、１７ｅ、１８ｉ、１８ｋ、１８ｌ、１８ｍ、１８ｎ、１８ｏ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｍ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｍ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｊ、２２ｎ、２２ｏ、２２ｐ、２４ｃ、２４ｈ、２４ｉ、２４ｋ、２４ｏ、２４ｐ、２７ｃ、２７ｆ、３１ｃ、３４ｃ：光ファイバ
１ｄ、４ａ、５ａ、６ａ、７ｃ、８ｂ、９ｃ、１０ｃ、１１ｄ、１２ｂ、１６ｇ、１６ｈ、１６ｉ、１７ｆ、１７ｇ、１７ｈ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ、２２ｑ、２２ｒ、２２ｓ、２３ｊ、２３ｍ、２３ｐ、２７ｄ、２７ｇ、３１ｄ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ：シート
７ｄ：２芯線光ファイバ
７ｇ：融着接続部
８ｊ：ミラー
１０ｅ：ワイヤ
１２ｄ：上面板
１２ｅ：下面板

Claims

基準信号光を出力する光源と、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が前記光源に、他端が前記演算装置に接続された光ファイバとを備え、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光ファイバが前記シートに蛇行配設されていることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至２記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、弾性体からなるシートと、該シートに内蔵され、該シートに加わった外力に応じて変形する前記光ファイバとを備えることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至２記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、不織布を積層したシートと、該シートに挟持され、該シートに加わった外力に応じて変形する前記光ファイバとを備えることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項３記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記シートは網目状であることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至５記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光ファイバは２芯線又は２素線であり、一端で隣接する光ファイバ同士が接続され、他端の一方の光ファイバは光源に、他方の光ファイバは演算装置へ接続されたことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至６記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記シート内に前記光ファイバと密着するよう配置されたバイメタルを備えることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、
前記光サーキュレータは、前記光源から出力された基準信号光を前記光ファイバに伝送し、該光ファイバからの信号光を前記演算装置へ伝送するように、該光源及び該光ファイバの他端及び該演算装置と接続され、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が自由端である光ファイバとを備え、
前記光サーキュレータは、前記光源から出力された基準信号光を該光ファイバに伝送し、前記光ファイバからの信号光を前記演算装置へ伝送するように、該光源及び該光ファイバの他端及び該演算装置と接続され、
前記演算装置は、前記光ファイバより反射又は散乱された信号光のパワーを算出する手段と、該信号光から該光ファイバにおける前記外力が加えられた位置を算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至７記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光源に接続され入力した信号光をあらかじめ定めた所定の分岐比で分岐出力する分岐装置と、複数の前記センサと、該センサと同数の前記演算装置とを備え、
前記センサが備えた前記光ファイバの一端は前記分岐装置にそれぞれ接続され、他端は前記演算装置にそれぞれ接続され、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至７記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光源に接続された分岐装置と、複数の前記センサと、前記演算装置に接続された結合装置と、該分岐装置及び該結合装置及び該演算装置に接続された同期回路とを備え、
前記分岐装置は前記光ファイバのそれぞれの一端と接続され、該光源から入力した基準信号光を該光ファイバのいずれかに順次出力するための切り替え手段を有する光スイッチを備え、
前記結合回路は複数の前記光ファイバのそれぞれの他端と接続され、該光ファイバのいずれかから順次出力される信号光を前記演算装置へ出力するための切り替え手段を有する光スイッチを備え、
前記同期回路は前記分岐装置の光スイッチと前記結合装置の光スイッチとが同期して動くための同期信号を出力する手段と、必要に応じて出力した該同期信号の情報を前記演算装置へ送信する手段を備え
前記演算装置は入手した前記同期信号の情報に基づき、前記センサそれぞれの外力の有無を判定する手段を備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項１乃至１１記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光ファイバにはシングルモード光ファイバが使用され、前記光源から出力される基準信号光の波長は１．５５μｍ以上であることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
前記センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、前記光源に単波長用接続端が接続され該センサに多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、該センサに多波長用接続端が接続され前記演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに該通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部が該第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されていることを特徴とする請求項１乃至７記載の光ファイバセンサシステム。
前記センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、前記光源に単波長用接続端が接続され前記分岐装置に多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、該センサの一に多波長用接続端が接続され前記演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに該通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部がそれぞれ該第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されていることを特徴とする請求項１０記載の光ファイバセンサシステム。
前記センサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有されるよう、前記光源に単波長用接続端が接続され該分岐装置に多波長用接続端が接続された第１の合分波器と、前記結合装置に多波長用接続端が接続され前記演算装置に単波長用接続端が接続された第２の合分波器とを備え、さらに該通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部がそれぞれ該第１及び第２の合分波器の残りの単波長用接続端と接続されていることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバセンサシステム。
多波長基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、第１及び第２の合分波器と、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、
前記光サーキュレータは、前記光源から出力された多波長基準信号光を前記第１の合分波器に伝送し、該第１の合分波器からの多波長信号光を前記演算装置へ伝送するように、該光源及び該第１の合分波器及び該演算装置と接続され、
前記第１の合分波器は、信号光の全波長が入出力する第1の多波長用接続端が前記第２の合分波器と、所定波長のみが入出力する単波長用接続端が前記通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の端部と、所定以外の波長が入出力する第２の多波長用接続端が前記サーキュレータと接続され、
前記第２の合分波器は、多波長用接続端が前記第１の合分波器と、単波長用接続端が前記通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の端部と、残りの単波長用接続端が前記センサ部の光ファイバの他端と接続され、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有されたことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
基準信号光を出力する光源と、パルス発生器と、光サーキュレータと、第１及び第２の合分波器と、光カプラと、監視エリア内に設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備え、経路の一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有される光ファイバセンサシステムであって、
前記パルス発生器は、前記光源から出力された基準信号光をパルス化し、パルス信号光として出力する手段を備え、
前記光サーキュレータは、前記パルス発生器から出力された前記パルス信号光を前記第１の合分波器に伝送し、該第１の合分波器からの信号光を前記演算装置へ伝送するように、該パルス発生器及び該第１の合分波器及び該演算装置と接続され、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形すると共に、一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバとを備え、
前記光カプラは第１乃至第３の接続端を有し、該第１の接続端は前記第１の分合波器と、該第２の接続端は第１の前記センサ部の光ファイバの他端と、該第３の接続端は前記第２の合分波器と接続され、さらに該第１の接続端から入力された信号光はあらかじめ定めた所定の分岐比で該第２及び第３の接続端に出力し、該第２及び第３の接続端から入力された信号光は合波して第１の接続端から出力し、
前記第１の合分波器は、単波長用接続端が光カプラと、残りの単波長用接続端が前記通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部の一端と、多波長用接続端が前記光カプラの第１の接続端と接続され、
前記第２の合分波器は、多波長用接続端が前記光カプラの第２の接続端と、単波長用接続端が第２の前記センサ部の光ファイバの他端と、残りの単波長用接続端が前記通信回線の途中経路を分断して設けたそれぞれの端部の他端と接続され、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有されることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
複数の周波数からなる基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、合分波器と、ＦＢＧセンサと、演算装置とを備え、前記ＦＢＧセンサの光ファイバがネットワーク等の通信回線の一部と共有される光ファイバセンサシステムであって、
前記光サーキュレータは、前記光源から出力された基準信号光を前記合分波器に伝送し、該合分波器からの信号光を前記演算装置へ伝送するように、該光源及び該合分波器及び該演算装置と接続され、
前記ＦＢＧセンサは、略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形するＦＢＧ素子を備え、該ＦＢＧ素子は一端は前記合分波器と、他端は前記通信回線の途中経路を分断して設けられた一方の接続端と接続され、さらに一端から入力した基準信号光のうち所定の周波数の信号光に対しては外力に応じた光ファイバの変形に基づき周波数変動した反射光を一端に出力し、それ以外の周波数の信号光に対しては通過させ、他端から入力した信号光は無条件に通過させる手段を備え、
前記合分波器は、信号光の全波長が入出力する第1の多波長用接続端が前記サーキュレータと接続され、所定波長のみが入出力する単波長用接続端が前記通信回線の途中経路を分断して設けられた他方の端部と接続され、所定以外の波長が入出力する第２の多波長用接続端が前記ＦＢＧセンサと接続され、
前記演算装置は、前記ＦＢＧ素子より出力された信号光のパワーを算出する手段と、外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して外力の有無を判定する手段とを備え、
前記光ファイバセンサシステムの光ファイバの一部がネットワーク等の通信回線の一部と共有されることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバは該光ファイバ同士の交差部が設けられ、交差部のファイバ同士は外力が加わった際に圧着するよう前記シートへ配設されたことを特徴とする請求項１乃至１８記載の光ファイバセンサシステム。
前記センサは、前記光ファイバと交差し、外力が加わった際に該光ファイバと圧着するよう前記シートに配設されたワイヤを備えることを特徴とする請求項１乃至１８記載の光ファイバセンサシステム。
少なくとも片面に凹凸部を有する下面板及び上面板を備え、該凹凸部を有する面は互いに対面していると共に、一方の面の凹部と凸部とが他方の面の凸部と凹部とに対応するよう配置され、前記センサが該下面板と該上面板に挟持されることを特徴とする請求項１乃至１８記載の光ファイバセンサシステム。
前記下面板又は前記上面板の一方のみ凹凸部を有することを特徴とする請求項２１記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバより出力された前記信号光を電気信号へ変換し無線信号として送信する無線送信部と、前記演算装置に接続され、該無線送信部からの無線信号を受信し、該演算装置へ出力する無線受信部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至２２記載の光ファイバセンサシステム。
前記光ファイバにはシングルモード光ファイバが使用され、前記光源から出力される基準信号光の波長は１．５５μｍ以上であり、前記通信回路から入出力される信号光の波長は１．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１３乃至２３記載の光ファイバセンサシステム。
略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備え、
前記光ファイバは２芯線又は２素線であり、一端で隣接する光ファイバ同士が接続されることを特徴とする外力検知センサ。
略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバと、該光ファイバと交差し、外力が加わった際に該光ファイバと圧着するよう該シートに配設されたワイヤとを備えることを特徴とする外力検知センサ。
略平面状のシートと、該シートに固定され、該シートに加わった外力に応じて変形する光ファイバとを備え、
さらに、少なくとも片面に凹凸部を有する下面板及び上面板を備え、該凹凸部を有する面は互いに対面していると共に、一方の面の凹部と凸部とが他方の面の凸部と凹部とに対応するよう配置され、前記シートが該下面板と該上面板に挟持されることを特徴とする外力検知センサ。
請求項２５乃至２７記載の外力検知センサであって、前記シートの内に前記光ファイバと密着するよう配置されたバイメタルを備えることを特徴とする外力検知センサ。
基準信号光を出力する光源と、所定のエリアに設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され該シートに加わった外力に応じて変形すると共に一端が前記光源に、他端が前記演算装置に接続された光ファイバと、該シートの下面に設置され、少なくとも一方の表面に該光ファイバと交差するように設けられた凹凸部を有し弾性体からなる下部弾性シートと、該シートを覆う弾性体からなる保護シートとを備え、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、規定値を超える外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して規定値を超える外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
基準信号光を出力する光源と、光サーキュレータと、所定のエリアに設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され該シートに加わった外力に応じて変形すると共に一端が入力した信号光を全反射するミラーに接続された光ファイバと、該シートの下面に設置され、少なくとも一方の表面に該光ファイバと交差するように設けられた凹凸部を有し弾性体からなる下部弾性シートと、該シートを覆う弾性体からなる保護シートとを備え、
前記光サーキュレータは、前記光源から出力された基準信号光を前記光ファイバに伝送し、該光ファイバからの信号光を前記演算装置へ伝送するように、該光源及び該光ファイバの他端及び該演算装置と接続され、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、規定値を超える外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して規定値を超える外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項２９乃至３０記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記光ファイバが前記シートに蛇行配設されていることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
基準信号光を出力する光源と、所定のエリアに設置され外力を検知するセンサと、演算装置とを備えた光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは、略平面状のシートと、該シートに固定され該シートに加わった外力に応じて変形すると共に一端が前記光源に、他端が前記演算装置に接続された光ファイバと、該シート及び該光ファイバが内蔵され、該光ファイバの上部に対応する表面に略円状の凸部が設けられた弾性体からなる保持部とを備え、
前記演算装置は、前記光ファイバより出力された信号光のパワーを算出する手段と、規定値を超える外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、該パワーと該パワー基準値とを比較して規定値を超える外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項２９乃至３２記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは車両が通行する路面上に設置され、
前記規定値は前記路面に対する前記車両の許容輪重若しくは許容軸重であることを特徴とする光ファイバセンサシステム。
請求項２９乃至３１記載の光ファイバセンサシステムであって、
前記センサは車両が進行する路面上に直列で複数設置され、
前記演算装置は、複数の前記光ファイバより出力された信号光のパワーをそれぞれ算出する手段と、算出された該パワーについてそれぞれ該光ファイバ毎個別に平均化処理を行い高周波成分の動揺を除去する手段と、高周波成分の動揺が除去された全ての該光ファイバのパワーについての平均化処理を行い低周波成分の動揺を除去する手段と、前記路面に対する前記車両の許容輪重若しくは許容軸重である規定値を超える外力の有無を判定するための信号光のパワー基準値を記憶する手段と、低周波成分の動揺が除去されたパワーと該パワー基準値とを比較して規定値を超える外力の有無を判定する手段とを備え、
たことを特徴とする光ファイバセンサシステム。